【2025年度】横浜国立大学 物理 第3問（電磁気）完全解説！【導体球・電場と電位・往復運動】

【大学合格】高校物理・化学です。 今回は、2025年度（令和7年度）横浜国立大学の「物理 第3問」を徹底解説します！ 今回のテーマは、導体球と平行金属板による電場・電位、そして荷電した導体球の運動です。 前半では、導体球の電位と電気量の関係からスタートし、平行金属板間の電位差・電場・静電気力・加速度を順番に求めていきます。 後半では、導体球が2枚の金属板の間を往復する運動を考察。さらに、**電源につながるスイッチを切ると、その後の運動はどう変化するのか？**という電磁気現象の本質を問う問題へと発展します。 単に公式を当てはめるのではなく、 「電位 → 電場 → 静電気力 → 加速度 → 運動」 というつながりを意識しながら、1問ずつ丁寧に紐解いていきます。 【 今回の講義のポイント！】 1. 導体球の電位と電気量の関係 金属板に接触した導体球は、その金属板と等電位になります。点電荷による電位の式を導体球へ応用し、導体球が持つ電気量を求めます。 2. 電位差から電場・静電気力・加速度へ 2枚の平行金属板には電位差があるため、その間には電場が生じます。電位差から電場Eを求め、さらにF=QE、運動方程式へとつなげることで、導体球の加速度を導出します。 3. 導体球の大きさに注意した等加速度運動 導体球がP1からP2まで移動するとき、球の中心が進む距離は金属板間の距離そのものではありません。球の半径を考慮して実際の移動距離を判断することがポイントです。 4. 金属板との衝突と導体球の往復運動 導体球は金属板に衝突すると速さが0になり、接触した金属板と等電位になります。これによって導体球の電荷の符号が変化し、静電気力の向きも反転。P1とP2の間を往復する運動へとつながっていきます。 5. スイッチを切った後、移動時間はどう変化する？ この問題の最後のポイントです。スイッチを切ると、電源から金属板への電荷の補給がなくなります。 導体球が金属板間で電荷を運ぶことで、金属板の電気量の差が徐々に小さくなり、板間の電場も弱くなります。その結果、導体球の加速度が小さくなり、P1・P2間の移動にかかる時間は長くなっていきます。 「電場や電位の公式は覚えている」を、**「電荷・電場・力・運動のつながりを自分で考えて解ける」**に変える動画です。 横浜国立大学を志望している受験生はもちろん、国公立大学の二次試験に向けて電場・電位・荷電粒子の運動を演習したい受験生も、ぜひ最後までご覧ください！ 📌 チャプター（目次） 00:44 【問1・問2】点電荷による電位・導体球の電気量 06:24 【問3】電位差・電場・静電気力・加速度 11:04 【問4】導体球がP2へ到達するまでの時間 14:26 【問5】金属板間を往復する導体球の運動 🎓 チャンネル紹介 【大学合格】高校物理・化学 志望校合格を目指す受験生のために、高校物理・高校化学の入試過去問解説や、重要単元の本質理解をサポートする動画を配信中！ 【SNS・チャンネル登録】 チャンネル登録して、計算ミスや丸暗記をゼロにする本質的な学習を始めましょう！ 【大学合格】高校物理・化学をチャンネル登録 [チャンネル登録はこちら] https://www.youtube.com/@daigakugoukaku_sience?sub_confirmation=1 動画の解説が「分かりやすかった！」「ためになった！」と思った方は、ぜひ【チャンネル登録】と【高評価👍】で応援よろしくお願いします！ 質問や「この大学の過去問も解説してほしい！」というリクエストがあれば、お気軽にコメント欄へどうぞ！ #横浜国立大学 #横国物理 #2025 #入試問題解説 #高校物理 #電磁気 #電場 #電位 #導体球 #大学受験 #国公立二次対策