二つの電極を並べた時,電極付近の電界は電極間の中央付近より大きくなっていますが、電磁気の本で調べても理由がわかりません。
どなたか教えていただければ幸いです。

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A 回答 (1件)

電極の形状によって変わります。



一対の棒や球、小さな板のような形の電極なら、電極付近の電界が大きく、中央付近の電界が小さくなります。

一対の平板電極で、電極間の間隔に比べて電極の面積が非常に大きいときは、電界は均一と見なせます。

中心の棒と外側の円筒といった形の電極なら、中心電極の近で電界が大きく、外側の電極に近づくほど電界が小さくなります。

これらを理解するには、電極間に電気力線を図示するとよいでしょう。電気力線が密になっているところが電界の大きいところです。
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Q無電極の電球型蛍光灯

トイレに使ってる電球型蛍光灯の点灯するまでの時間(明るくなるまでの時間)に不満があり、また、点灯するまでの時間が短いというスパイラル形状の物があるということで調べてみたら、今使っているのがスパイラルでガックリしました。
で、無電極の電球型蛍光灯があることが分かったのですが、点灯するまでの時間はビックリするほど違うものなのでしょうか?

Aベストアンサー

トイレに蛍光灯は不向きと思います。
物によっても違うようですが、点灯回数に対応した物でも2万回が寿命の様子。1回=1時間短縮 というのが、蛍光灯の特徴らしいです。
1日30分点灯していたとすると、年間183時間。1000時間寿命の電球でも5年以上使えます。
一方電気代は54Wと14Wの差の40W/時間の省エネ。183時間×0.04kW×22円/h=年間160円ほど蛍光灯がお得になる計算でしょうか。
点灯回数から見ても、寿命的には蛍光灯も電球も大差ないように思います。電気代もそれをカバーするほどなさそうですね。
点灯時の暗さを我慢するのであれば、電球にした方が良いのではないかと思います。
(なお、我が家のトイレの電球は10年以上交換していません)

参考URL:http://national.jp/product/conveni/lamp/pdf/052.pdf

Q電界強度分布の計算について[電磁気学]

電磁気学初心者の学生です。
リング状の電極とその電極の中心に円形の電極が配置された構造において、その二つの電極間に電圧を加えた際の電界強度分布を計算したいと考えています。
平行平板の二つの電極に電圧を加えた際の電界はE=-dV/dxで計算できるのはわかるのですが、上記のような電極の場合はどのような計算式となるのでしょうか?
ネット検索ではいろいろな情報は出るのですがよくわかりません。
わかる方がいましたら是非教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

場面設定がいまいちのみこめていませんでした。
リングひとつと中心に小円板ひとつで同一平面にあるんでしょうか?
(私は2つのリングが平行に配置され,さらに3つ目の円板電極があるのかと勘違いしました。)
もし,これら2つの電極に電位差を加えるのであれば,電場は2電極間の電位差だけで決まると思います。極性を反転させた場合は電場もそのままひっくり返るだけです。

いずれにせよ,条件がはっきりしないので,図などをつけてさらに場面設定を明確にしたうえで新たに質問されるのがよいのではないでしょうか。

Q電位差滴定法の電極について

電位差滴定法に使われる電極には参照電極と指示電極がありますよね、その参照電極と指示電極のそれぞれの役割って何すか??

Aベストアンサー

指示電極は溶液の酸化還元対の濃度比で決まる電位になる.
それを測るためにはもう一個電極が必要で,そことの差で電位を測定できるようになる.当然,もう一個の電極は被測定溶液の酸化還元対の濃度比とかとは無関係に一定の電位をもっていなくてはならない.そこで,被測定溶液とは別の,安定な酸化還元対を仕込んだ電極系を用意して,これを基準に測ることにする.これが参照電極.
参照電極を構成する溶液と被測定溶液とは電気的はつながっていなくてはならず,しかし,溶液同士は混ざり合ってもいけないという,ちょっと考えると無茶苦茶なことが要求される.これを達成するのが塩橋.通常使われる参照極は,塩橋までこみにして一体化されていることが多い.

Q電磁気学の力、電界、電位を求める問題

電磁気学について。
下の図の点Cに働く力Fと、三角形の中心Pの電界の強さEと、電位Vを求める問題です。

答えをなくしてしまったので、あってるかどうか見てくれませんでしょうか?


まず、Fについて

AとBから受ける力F1=F2がQ^2/4πεa^2、cosθ=2/√3
合成してF=2*F1*cosθ、そのときのcosθ=2/√3

F=Q^2/4√3πεa^2


次に電界の強さEについて

AとBとCから受ける電界の強さE1=E2=E3=√3Q/4πεa^2
合成してE=2*E2*cosθ+E1、そのときのcosθ=1/2

E=√3Q/2πεa^2


最後に電位Vについて

Aから影響する電位V1=-√3Q/4πεa
BとCから影響する電位V2=V3=√3Q/4πεa

V=V1+V2+V3=√3Q/4πεa

自分で求めた答えはこんな感じになりました。
たぶん違うような気がするのですがどうでしょうか?

お願いします。

Aベストアンサー

はじめまして。ちょっと懐かしい問題だったので食いつきました。

(1) 点Cに働く力
 θ=60°ですので、cosθ=1/2になりますね。つまりF=2*F1*1/2=F1。
 力の方向は点CからベクトルB→Aに平行な方向ですね。
 (力はベクトル量なので、大きさ以外に方向も重要になります。試験やレポートでは方向まで解答しないと減点されると思います。)

(2) 点Pの電界の強さ
 点A、B、Cと点Pとの間の距離r1=a/√3ですので、E1=Q/4πεr1^2=3Q/4πεa^2となります。2乗するので√はいらないですね。方向は点Pから点Aへ向かう向きです。

(3) 点Pの電位
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ご参考になれば。。

Q電位差測定(pH電極)について

電位差測定について疑問があります.

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このpH電極を,ガラス電極(内部電極は白金)と基準電極の電位差を測ることでpHを測定している事は理解しました.
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ここで疑問なのですが,
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また,基準電極は銀塩化銀電極等の不分極電極ですが,不分極という事は,電流は流れないのでは・・・・

詳しい方,電極,測定溶液の電子移動に関して分かりやすく解説頂けないでしょうか?

Aベストアンサー

ダニエル電池ではZn極でZnがイオン化し、電子が生じる

事で陰極となります。極の周囲に生じたプラスイオンを中和

する為に塩橋からCl^-が供給されます。Cu極では導線から

電子が来て極の周囲のCu^+を還元します。すると+イオン

が足らなくなるから塩橋からK^+が来て補給されます。

つまり電極間の導線中の導通は電子が、液中での導通は

イオンがその役目を担います。

pH測定系も同様でしょう。

ガラス電極が陰極の時は銀がイオン化し、周囲からマイナスイオン

が供給される。その時基準電極側では水銀イオンが還元される。

するとプラスイオンが不足しますから、飽和KCl液から相当分の

Cl^-がスリーブから外(検液)に出ていきます。従って液中では

基準電極からガラス電極へマイナスイオンが動きます。と言う事は

ガラス電極から基準電極へはプラスイオンが向かうとも言えます。

つまりガラス電極のガラス薄膜内側はpH7の液ですが、そこの

水素イオン濃度は外側の検液より高いということでしょう。

ガラス薄膜表面ではSiO4H⇄SiO4^-+H^+の平衡があり、検液

のpH如何によって平衡が動きます。ガラス薄膜内部は水素イオン

が伝播しますから導通していることになります。

上記とは反対に検液の方が水素イオン濃度が高ければ、ガラス電極が

陽極、基準電極が陰極になります。検液のpHが7なら電流は起こらず

イオンも動かずだと思います。

ダニエル電池ではZn極でZnがイオン化し、電子が生じる

事で陰極となります。極の周囲に生じたプラスイオンを中和

する為に塩橋からCl^-が供給されます。Cu極では導線から

電子が来て極の周囲のCu^+を還元します。すると+イオン

が足らなくなるから塩橋からK^+が来て補給されます。

つまり電極間の導線中の導通は電子が、液中での導通は

イオンがその役目を担います。

pH測定系も同様でしょう。

ガラス電極が陰極の時は銀がイオン化し、周囲からマイナスイオン

が供給される。その時...続きを読む

Q電界の回転と発散(電磁気学)

ベクトルポテンシャルの話の中でよくわからない記述がありました。
「静電界の場合を考えてみると、静電界は保存的であり、したがってその回転は零であり、発散が零でなかった」
 とあるのですが、静電界が保存的であるという事、回転(rot)が零であるという事、発散が零であるという事がよくわかりません。数学的にはなんとなくわかるんですが、物理的なモデル?として頭の中でイメージしようとするとさっぱり分からなくなってしまいます。
解説よろしくお願いします。(質問者は大学2年です。)

Aベストアンサー

  回転=0 ⇔ 静電ポテンシャルが存在する ⇔ 静電力は保存力

などは、数学的に導けると思って良いですよね?。なので以下は、数学的に等価なモデルの話です。


 じつはマックスウェル方程式は、非圧縮性完全流体の文脈で、完全に読みかえる事ができます。マックスウェルも最初は、そのようなイメージで、電磁場を扱っていました。

 よって静電場は、渦無し完全流体の流れに相当し、速度ポテンシャル(静電ポテンシャル)が存在する事になります。「発散が零でなかった」は、湧きだし(吸い込み)のある流れに相当します。明らかにガウスの法則の微分形で、電荷(電荷密度)が湧きだし源です。

 個人的には電磁場のマックスウェル応力を計算したとき、完全流体の運動量フラックスと全く同じ形をしていたので、びっくらこいた事が、じつはあります。

Q電極間の電界について

二つの電極を並べた時,電極付近の電界は電極間の中央付近より大きくなっていますが、電磁気の本で調べても理由がわかりません。
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Aベストアンサー

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一対の棒や球、小さな板のような形の電極なら、電極付近の電界が大きく、中央付近の電界が小さくなります。

一対の平板電極で、電極間の間隔に比べて電極の面積が非常に大きいときは、電界は均一と見なせます。

中心の棒と外側の円筒といった形の電極なら、中心電極の近で電界が大きく、外側の電極に近づくほど電界が小さくなります。

これらを理解するには、電極間に電気力線を図示するとよいでしょう。電気力線が密になっているところが電界の大きいところです。

Q電磁気学の電界をベクトル表示で求める問題

図2に示すように、一様な体積電荷密度ρ_0(>0、真電荷)をもつ半径aの球状の分布(中心O)の内部に、半径bの球状の空洞(内部の誘電率をε_0、中心O')がある。空洞内の任意の点Pの電界E(ベクトル表示)を求めよ。ここで、点Oから点Pまでのベクトルr、点O'から点Pまでのベクトルをr'とする。
という問題があるのですがまず何をすればいいかすら分かりません。試験が近いので、誰か解き方と答えを教えて下さい。

Aベストアンサー

発想を変えてみると結構簡単です。

空洞の内部がすべて体積密度ρ_0の真電荷で埋め尽くされているとします。
つまり、半径aの球全体がρ_0で埋め尽くされているとしましょう。
この場合の点Pでの電界E_1を求めることは簡単でしょう。(球対称の電荷分布なのでガウスの法則で計算できます)

次に空洞の内部だけρ_0の電荷で埋まり、残りはすべて誘電率ε_0の空間が広がっているとしましょう。この場合の点Pでの電界E_2も簡単に得られるでしょう。(点O'を中心とした球対称分布なのでこれもガウスの法則で計算可能)

求める電界Eは
E=E_1-E_2
となります。(E_1,E_2はともにベクトルです)

Q電極における化学反応に関する疑問

ふと思ったのですが、
例えば、金属マグネシウムを硫酸に漬けたとします。
すると当たり前のように硫酸マグネシウムと水素が発生すると思います。
でも電気化学的に言えば、硫酸マグネシウムが生成する箇所はカソードで水素が発生する箇所はアノードに相当すると思います。
これが一つの同じ電極(マグネシウム)上で起こるとすると、これらはどういった分布で起こるのでしょうか?
例えばステップやテラスといった表面形状によって酸化還元反応が引き起こされる度合いが異なるのでしょうか?
それとも無秩序に反応が起こるのでしょうか?

Aベストアンサー

>ステップやテラスといった表面形状によって酸化還元反応が引き起こされる度合いが異なる
良い発想ですね。でも証明するのは博士論文並みの努力と装置立て(少なくとも一億円)が必要です。

Q電磁気学、電界、全抵抗の求め方について

表題について
添付ファイルの問題について、長さL(m)の同軸円筒導体の間に導電率σ1、と抵抗率p2の媒質が図のように挿入されている。
電流I(A)を半径a(m)の中心導体から外部導体に流す時、各媒体内の電界Eと全抵抗Rを求めよ。

について、この問題では、導電率と抵抗率と条件が違う媒質が直列に挿入されているため、どのように解けばいいのか良く分かりません。
本日テストの為、解き方と回答を教えていただけないでしょうか。

一応解いてみた答えはE1=I/(2πrLσ1) E2=((I^2)p^2)/(2πrL)
全抵抗はわかりませんでした。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

質問が 「全抵抗Rを求めよ」 とあるので両方を 抵抗の単位にあわせれば良いと思います。

導電率と抵抗率の関係は下記URLを参考にされるとあまり難しい関係ではないことが分かります。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E6%B0%97%E6%8A%B5%E6%8A%97%E7%8E%87


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