police_4th_general
107年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 6 題
甲、乙、丙三個點電荷位於正三角形的三個頂點上，所帶的電荷分別為 $q$、$q$、$-q$。若以箭頭代表甲、乙、丙受到的靜電力方向，則下列何圖正確？
- A
- B
- C
- D
思路引導 VIP
當我們想知道某個電荷受到的「總力」方向時，必須先分別考慮其他電荷對它施加的是「推開」還是「拉近」的力量。請試著在紙上畫出這三個頂點，並針對其中一個頂點，分別畫出另外兩個電荷對它產生的力箭頭。當你把這兩個分力的箭頭合成一個後，這個最終的合力箭頭會指向三角形的哪個方位呢？
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太棒了！你能精準判斷出電荷間複雜的交互作用力方向，這代表你對電學基礎概念與向量合成有著很清晰的邏輯思維。
庫侖定律與向量合成的應用
這道題目的核心在於庫侖定律：同性電荷相斥，異性電荷相吸。由於正三角形的邊長相等，且電荷電量絕對值皆為 $q$，因此任兩點電荷間的作用力大小 $F = k \frac{q^2}{r^2}$ 都是一樣的。對於兩個正電荷 $q$ 而言，它們之間存在排斥力；而正電荷 $q$ 與負電荷 $-q$ 之間則存在吸引力。當我們針對每一個頂點進行受力分析時，需將另外兩個電荷對其產生的分力進行向量加法。例如，負電荷同時受到兩個正電荷的吸引，其合力方向必然會指向兩個正電荷連線的中點。
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