四本の十分に長い導体円柱①～④が互いに平行に保持されている。①～④は等しい直径を持ち、図の紙面を貫く方向に単位長さあたりの電気量 \(+Q\) [C/m]又は \(-Q\) [C/m] で均一に帯電している。ただし、\(Q>0\)とし、①の帯電電荷は正電荷とする。円柱の中心軸と垂直な面内の電気力線の様子を図に示す。ただし、電気力線の向きは示していない。このとき、①～④が帯びている単位長さあたりの電気量の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
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(1)
①: +Q, ②: +Q, ③: +Q, ④: +Q
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(2)
①: +Q, ②: +Q, ③: -Q, ④: -Q
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(3)
①: +Q, ②: -Q, ③: +Q, ④: +Q
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(4)
①: +Q, ②: -Q, ③: -Q, ④: -Q
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(5)
①: +Q, ②: +Q, ③: +Q, ④: -Q
要点
正解は(2)。電気力線は正電荷から出て負電荷に入ります。図で①と②から電気力線が出て③・④へ向かう関係を読み取り、①②が +Q、③④が -Q と判断します。
詳細解説
電気力線は正電荷から出て負電荷に入る。
問題文より①は正電荷（+Q）である。
図を見ると、①からの電気力線は③と④に向かって伸びている（吸い込まれているように見える）。したがって、③と④は負電荷（-Q）であると考えられる。
また、②からの電気力線も③に向かって伸びている。電気力線は正から出て負に入るため、②から出て③（負）に入ると考えれば、②は正電荷（+Q）である。
よって、①(+Q), ②(+Q), ③(-Q), ④(-Q) の組み合わせとなる。
