電界と電束密度について【電験三種】

電気設備に使用されているコンデンサの能力を理解する上で、電界と電束密度を理解することは重要です。
そこで本項では、電界と磁束密度について説明します。

まず、「電界」とは何でしょうか。
クーロンの法則は電荷同士が互いに及ぼす力を求めるものですが、電荷は単体でも力を及ぼします。
電荷が影響を及ぼす空間の範囲を「電界」と言い、電界の力の大きさが「電界の強さ」です。
電界の強さは電荷からの距離と反比例し、電荷から遠くなるほど働く力は弱くなります。
電界の強さは、電荷（Q）と電荷からの距離（ｒ）によって変わるのです。
それで、電界の強さを求める公式は以下のとおりです。

電界の強さは、上の公式の電荷Qから距離ｒ離れたところにある＋の電荷に働く力と同じです。ですからクーロンの法則とよく似ている式になります。

そして、電界の強さを表す別のものが電束密度です。
電界には力が働く方向があり、＋なら電荷から外に向かう力、−なら電荷の内側に向かう力が働きます。
この力を理解しやすく線と仮定して視覚化したものが電気力線で、単位面積あたりの電気力線の本数（電束）が電束密度です。
ですから電束密度の求めるには、まず、電気力線の数はを求める必要があり、下記の式で求めます。

電気力線は電荷を中心に放射されるので、電荷（Q）からの距離にある面の面積Sに何本の電気力線が通っているかが電束密度となり、次の式で求めていきます。

ある地点で電気力線がたくさん通っていれば、それだけ電界も強いと言えます。
それで電界の強さ（E）は電束密度（N/S）と一致するのです。