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電磁気学の問題です。
2つの同心導体球の内球にQ1、外球にQ2を与えたその時の電荷分布が以下のようになると書いてありました。
なぜ、この時にQ2の静電気力が内球に影響与えることはないのですか?

「電磁気学の2つの同心導体球の電荷分布につ」の質問画像

A 回答 (3件)

電気力線と言う概念で考えてください


一般にQ[c]の正電荷からは4πkeQ本の電気力線が出て、-q[c]の負電荷には4πkeq本の電気力線が入ります(ガウスの法則)
電気力線の性質はいくつかありますが、その一つに
「電気力線は正電荷から出て負電荷に入り途中で消えることは無い…①」というものがありますよね
また、「電界の強さと電気力線の本数の密度は関連しています…②」もあります

ここで、話を簡単にするために、内球の電荷をQ1=0、外殻はQ2の正電荷とします
電気力線は負電荷へ吸収されるとか、延々と続くとかでないと①に反してしまいますが
Q2から出る電気力線が仮に内球へ向かったとすると、Q1=0で、しかも電気力線が無限につづくというわけでもないので
電気力線は途中で途切れてしまう事になります・・・これは矛盾
従って、外殻球の電気力線は内部へ向かわず、言い換えれば(②より)Q2が内部の電界に影響を与えないという事でもあります

Q1≠0でも同じことではありますが、
+Q1から出る電気力線は内部へは向かいません
外部へ向かうとやがて外殻(内側)にぶつかるので、ここに-Q1がないと①に反してしまいます
このとき外殻の電荷は(電荷保存則により)トータルで+Q2ですから
外殻外側には+Q1+Q2となるわけです。
結果、Q2は内部に影響を与えていないとみなせる 
と考えることもできます。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
理解が出来てスッキリしました!

お礼日時:2019/11/26 17:00

外球の電荷で内球の表面電荷を変えることが出来ないから。


内球をアースするとかして電荷が内球から動ける通路を作らないと
どうにもなりません。
導体の電荷は導体の表面にしか存在できません。

それと、内球を取り去ると外球の内側の電場は0に
なってしまうことに注意。

外球がどんなに電荷を抱えてても、金属はその影響を
完璧に遮蔽してしまいます。

これらは電束が必ず電荷から生じ、ガウスの法則に従う
ことを理解すれば、容易に理解できます。
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内球の表面に分布する Q1 が、内球の内部にどのように影響していますか?


内球内部の電位と電場はどうなっていますか?

それと同じように考えればよいです。
(内球と外殻との間に空隙があるのは、その次の応用問題)
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