物理の授業で、導体紙に電流を流して等電位線を求める実験をやりました。
↓これとほぼ同じ実験です
http://www.gakugei-hs.setagaya.tokyo.jp/physics/ …
この実験で、直線電極を用いて等電位線を測定する際、直線電極の外側の領域も調べるように指示があり、レポートでもそこを考察するように言われました。
「直線電極の外側の領域では、電位はどのようになっている」のでしょうか?
流れる電流がないため、電位0なのでしょうか?
検流計で直線電極の外側を調べたら、電源装置の+極につないだ電極の外は+側に、-極につないだ電極の外側は-側に触れたと記憶していますが、よく分からなくなってきました・・・。
No.1ベストアンサー
- 回答日時:
ここ(
http://www.gakugei-hs.setagaya.tokyo.jp/physics/ …)と同じ電極配置なら、電極の外側には電流が流れる経路がないので、外側の電流はゼロです。電極の外側の電位は、-電極側がゼロ、+電極側は+電極と同じ電位です。電極の外側には電流は流れないというのは以下の理由です。もし、直線電極が導電紙の端から端までなくて、図1のようになっていれば(→は電流の向き)、AからBに流れる経路があります。しかし、図2のように、この部分がなければ、電極の外側には電流は流れようがありません。
┌──────────┐
│↓ B ← ←← ← A ↑│
│ →┏┓←←┏┓→ │
│ →┃┃←←┃┃→ │
│ →┃┃←←┃┃→ │
0 +V
【 図1 端まで電極がない場合 】
┌──┰┰──┰┰──┐
│0 0 ┃┃←←┃┃+V │
│0 0 ┃┃←←┃┃+V │
│0 0 ┃┃←←┃┃+V │
0 +V
【 図2 端まで電極がある場合 】
電流が流れていない部分の電圧は、場所によらず一定です。しかし、その値はどこでもゼロなのではなく、図2のように、マイナス電極(0V)の外側はゼロですが、+極(+V)の外側は+極と同じ電位です。電位差と電流の関係は水圧と水量の関係と同じで、水圧差がなかれば水が流れないのと同じように、同じ電位の場所間には電流は流れません。逆も同じで、電流が流れなければ電位差はできません。電位差がなければ電位は同じです。つまり、図2の電極の外側は電流が流れないので、その部分は電極と同じ電位のままです。この現象を数式で表わしたのが、電位差=抵抗×電流 というオームの法則です。電位差=0なら、電流=0でないとこの式が成り立ちません(逆に、電流=0なら電位差はゼロでなければならない)。もし、直線電極の外側の電位がpromethium さんの考えるように全部ゼロだったら、図3のように、+電極から外側に電位差があることになるので、+電極から外側に向かって電流が流れるはずです(-電極の外側は電位差0なので電流は流れない)。
┌──┰┰──┰┰──┐
│ 0 ┃┃←←┃┃→ 0 │
│ 0 ┃┃←←┃┃→ 0 │
│ 0 ┃┃←←┃┃→ 0 │
0 +V
【 図3 もし電極の外側の電位がどこもゼロなら 】
でも、この電流は戻り先がありません。しかも電流というのは、どこかで消滅したり湧き出してくることはないので、+電極から流れ出す電流の大きさと-電極に戻ってくる電流の大きさは同じです。つまり+電極から出て行く矢印の本数と-電極に戻ってくるの矢印の本数は同じはず。しかし図3では出て行くのが6本で、戻ってくるのが3本になってしまいます(ちなみに、図1の矢印の本数はどちらも6本で一致しています) 。したがって+電極の外側の電位がゼロというのはありえないことになります。
なお、誤解されているのかもしれませんが、電位(電圧)というのはどこかを基準としたもので、普通は-電極の電圧を0として、そことの電圧差(電位差)をその地点の電圧(電位)と言います。つまり電位0というのは人間が勝手に決めた電位なので、電流が流れないなど、何も起きていない状態だから電位0というわけではありません。
私はどうも電気が苦手で、電位がよく分かっていなかったのですが、図までつけてくださり、大変分かりやすいご説明で理解することができました。
ありがとうございました。
なんとかレポートの考察を仕上げることができました。
No.3
- 回答日時:
>直線電極の外側の領域では、電位はどのようになっている」のでしょうか?流れる電流がないため、電位0なのでしょうか?
#1さんの解説の通りです。
外側の領域は電流が流れるところがありませんので、それぞれの電極と等電位と言うことになります。
>検流計で直線電極の外側を調べたら、
電圧計ですよね?(テスタの電圧測定モード)
>電源装置の+極につないだ電極の外は+側に、
プラス電極の電圧を表示するはずです。
>-極につないだ電極の外側は-側に触れたと記憶していますが、よく分からなくなってきました・・・。
マイナスを基準に図っているのなら、振れないはずですが?
ゼロ点調整はやっていますか。
ご回答ありがとうございます。
考察が進まず焦っていまして、投稿時に書き忘れていたことがあるのですが、
>電圧計ですよね?(テスタの電圧測定モード)
>マイナスを基準に図っているのなら、振れないはずですが?
ゼロ点調整はやっていますか。
実験内容はリンク先とほぼ同じだったのですが、リンク先では基準点を-極に置いているのに対し、私らは+-の電極間を10等分し、その各点を基準点にして、検流計の針が振れない場所、等電位点を探し出せという実験でした。記述が足りず、申し訳ありませんでした。
No.1さんのご回答と合わせて読ませていただき、実験内容が理解できたので解決に至ることができました。
ありがとうございました。
No.2
- 回答日時:
「直線電極の外側の領域では、電位はどのようになっている」のでしょうか?
実際は
外側にも8本の電位差の線が現れます
外側にも電流は流れます
ただ測定(線が描ける)できるかは疑問ですが
外側が異常に狭い間隔ですが8本の線が存在します
(1/1000mmの間隔位で測定できるならば、線は描けます)
まあ、この手の測定で測定できるとは思わないのですがね
なぜ、始めに図Aの問題をやっているかです
ここにヒントが隠されているのです
図Aで外側に(-から左の方向、プラスから右の方向)が実験でどうなりましたかね・・・・・
これがBの問題を解く鍵なのです
この実験で、直線電極を用いて等電位線を測定する際、直線電極の外側の領域も調べるように指示があり、レポートでもそこを考察するように言われました。
だから、Aの実験をした結果から、Bの実験を推察すると
・こうなるハズだ
・でも結果は・・・・○○だった
でなぜそうなるのか・・考察することになります
Aの実験をもとするとBの実験には
外側にも8本の線が出ないといけない
でもBの実験をするとでないはずです
外側が異常に狭い間隔ですが8本の線が存在します
(1/1000mmの間隔位で測定できるならば、線は描けます)
そんな狭い間隔では実際に測定できないので、出ない
Aから導いた答えと(予測)と違う結果・・・・・・・・・
そこで 何故・・・・で考察となる訳
答え書いてるとの同じになった
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 工学 設備管理初心者です。電気に詳しい方教えてください。 三相三線200vモーターの大地間の絶縁抵抗測定時 3 2022/08/19 15:46
- 医学 活動電位について 1 2022/10/14 13:12
- 物理学 電界による電子線の偏向についてなのですが 極板AとBの間隔をd0、極板Aの電位を-V0、極板Bの電位 1 2022/10/10 14:51
- 電気工事士 【理論】単相3線式で200Vの作り方について 5 2023/02/26 09:12
- 物理学 写真の図についてですが、 ①BC間を導線で繋いだら、AB間、CD間の電場の強さが変わっていますが、こ 1 2023/02/19 14:34
- 物理学 誘電率ε_0の真空中に、2つの円筒極板AとBがあり、 A の外半径はa, Bの内半径はbである (a 4 2023/03/10 20:28
- 物理学 電流が磁場から受ける力についての説明文の解説をお願いします。 5 2023/03/23 09:39
- 工学 至急お願いします。 真空中に、電極間距離dの平行平板コンデンサがある。平板1にσの電荷密度、平板2に 2 2022/07/31 19:06
- 物理学 モーター 整流子 2 2022/12/20 03:12
- 化学 化学 電気 物理 電気化学の実験をサイクリックボルタモグラムCV法を利用して行いました。 参照電極に 1 2023/06/26 10:35
このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています
おすすめ情報
このQ&Aを見た人がよく見るQ&A
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
⊗ (○内に×)記号の意味
-
変位電流ってなんですか!!!...
-
電磁気学です。 無限に長い直線...
-
物理と見せかけて日本語の質問です
-
高校物理:電流の基礎問題です。
-
電気回路の問題 (節点方程式)
-
RC回路の計算
-
片対数のグラフを使用して、逆...
-
物理基礎 電気の問題、少し理解...
-
エミッタ接地増幅回路のベース...
-
高校物理、電磁気
-
蛍光灯の電源は、AC(交流)を使...
-
フランク=ヘルツの実験について
-
水中ポンプの過電流について
-
リチャードソン定数について
-
フランク・ヘルツの実験について
-
リング導体の電磁誘導の疑問
-
直列回路で抵抗を通るのになぜ...
-
電流について根本的な質問です...
-
ダイオードの逆バイアスのとき...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
⊗ (○内に×)記号の意味
-
インダクターがエネルギーを一...
-
物理 負の電流 -電流 について
-
変位電流ってなんですか!!!...
-
断線している回路で電流が流れ...
-
蛍光灯の電源は、AC(交流)を使...
-
電気回路の問題 (節点方程式)
-
SEM観察時のカーボン蒸着について
-
電池をつなぐと電流が流れるの...
-
分流器の事がイマイチよく分か...
-
ホイートストンブリッジについ...
-
立方体の導線の電気抵抗
-
太い線と細い線の接続
-
電流はなぜIntensity(強さ)な...
-
高校物理、電磁気
-
直列回路で抵抗を通るのになぜ...
-
融点を超えた金属に電流は流れ...
-
「電流が流れる」という表記法
-
物理と見せかけて日本語の質問です
-
真空の絶縁抵抗値(Ω/m)
おすすめ情報