電験3種のこの問題の解説をお願いします。

Question

電験3種のこの問題の解説をお願いします。

Answer 1

電磁気学の基礎。
大学入試物理で基礎問題。センター以下レベル。

物理…チャート式で勉強した方がいいね。
クーロン力、重力は似てる。
地球の回りを回る月は地球の重力と遠心力が釣り合っている。
同じく太陽と地球も、多体間でミクロ、マクロ、量子、力が基本的に均衡しているので世界が成り立っています。

静電気、電荷は電気の最小単位と見なせるのでコンデンサでの電荷の動きを知ることができるようになります。
１個１個の問題に意味はあまりないが、
問題を解く考え方が複雑な問題になっても基本的には変わらないということを説明するための問題なのです。
数学のレベルは上がっても基本的には同じ。
ベクトルで考える。
または、ベクトル解析で考える。

Answer 2

電荷Aと電荷Cの力は、
Fac = Qa Qc / (4πεr²)
= 4・1 / (4πε・0.5²)
= 4/(πε) [N]

電荷Bと電荷Cの力は、
Fbc = Qb Qc / (4πεr²)
= {-(-3)}・1 / (4πε・0.5²)
= 3/(πε) [N]

Fc = Fab + Fbc
= 4/(πε) + 3/(πε)
= 7/(πε) [N]

電荷Aと電荷Dの力は、
Fad = Qa Qd / (4πεr²)
= 4・1 / (4πε・2²)
= 1/(4πε) [N]

電荷Bと電荷Dの力は、
Fbd = Qb Qd / (4πεr²)
= (-3)・1 / (4πε・1²)
= -3/(4πε) [N]

Fd = Fad + Fbd
= 1/(4πε) + {- 3/(4πε)}
= -1/(2πε) [N]

Fc / Fd = {7/(πε)} / {-1/(2πε)}
= -14

数値が見にくいのですが、合っていればこうなると思います。
ちなみに力の方向は、右方向が＋、左方向がーとして符号を調整しています。