ガウスの法則の電気力線について

添付画像はガウスの法則の説明図です。右側から水平にマイナス電荷に入っていく電気力線が１本ありますが、この電気力線は、どこから来たものですか？

①画像の他にも電荷がいっぱいあって、そのうちの１つのプラス電荷から来たもの
②世界中に画像の電荷しか存在しないと考えて、右側のプラス電荷から地球を一周してやって来たもの
③どっちでもいい、もしくはそこまで考えてはいけない

自分では、この３つくらいしか思いつきませんでした。正解を教えて下さい！

質問者からの補足コメント

• 本文、「右側のプラス電荷」じゃなくて「左側のプラス電荷」の間違いでした。

    補足日時：2023/05/20 18:07

No.7 ベストアンサー 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/05/20 23:26

別に左の電荷からぐるっと回って来ていても

図より右に電荷が有ってそこから来ていても
無限遠から来ていてもどうでも良いです。

それがガウスの法則に影響する事は有りません。

ガウス法則は
正電荷を水の流れ出る穴
負電荷を水を吸い込む穴、
電場を水流と考えると

電場は非圧縮流体の流量と考えることが出来て

図の2つの電荷を包む閉曲面を通過する単位時間あたりの水の量
=正電荷から噴き出る単位時間あたりの水の量
-負電荷が吸い込む単位時間あたりの水の量

である

という事です。電気カ線は水の流線と捉えれば
どっから来たかなんてどうでも良いことが
わかります。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
「水はどこから湧いているのか？」ということはどうでもいいんですね。

お礼日時：2023/05/21 08:36

No.6 回答者： endlessriver 回答日時： 2023/05/20 21:46

#4について

>それではどこから来たのでしょうか？<
●意味不明だが「それではどこへ行くのでしょうか？」なら
書いたように、「電気力線は+電荷から出で、-電荷に入る」
という言明が正確ではありません。

徐々に消えてなくなります。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2023/05/21 08:34

No.5 回答者： eatern27 回答日時： 2023/05/20 19:04

その電気力線を右側に辿って行くとある所で電場は0になり、さらに遠方では外向きの電場になります。

なので、無限遠方からやって来たという解釈にはなりません。


基本的には
左側の正電荷から出た電気力線の1つです。実際、ほんの僅かでも向きをそらせば電気力線は左側の正電荷に入ります。

正確に右側からやってくる電気力線を描くならば、電場が0になる点で途切れさせるしかありませんが、電場0の点の近くで電気力線の密度は0であるべきなので、遠方を含めて描くのであればこの電気力線は描きません。


まぁ、ただの視覚化する手段なので、あまり細かい事を言っても仕方ないですけどね。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

>その電気力線を右側に辿って行くとある所で電場は0になり、さらに遠方で>は外向きの電場になります。

電場が０になる点と、そこから外向きの電場になる点の間には、正電荷がありそうに思えるのですが、あまりイメージできません。①？②？③？
いろいろなご回答を頂いているので、
④いろんな解釈がある？
高校の教科書にはこれ以上書かれていなくて、なんか難しいんでしょうか。

お礼日時：2023/05/20 21:39

No.4 回答者： endlessriver 回答日時： 2023/05/20 18:53

今回の設定では無限遠に電荷はありません。

この回答へのお礼

それではどこから来たのでしょうか？

お礼日時：2023/05/20 21:28

No.3 回答者： isoworld 回答日時： 2023/05/20 18:50

その電気力線は無限遠から来たものです。

地球という認識は適切ではありません。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
無限遠から来たということで、①に近いでしょうか。地球よりも大きな目でイメージする必要があるんですね。

お礼日時：2023/05/20 21:27

No.2 回答者： endlessriver 回答日時： 2023/05/20 18:16

「電気力線は+電荷から出で、-電荷に入る」という言明が正確

ではありません。この電気力線の強さは∞に近づくに従って0
になります。

大体、電気力線というものは数学的なイメージ時であって、実
態として存在しません。ましてや、何本などと言うのは、笑止
の限りです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
電気力線が、イメージであることは承知しています。（最初のアイデアはファラデーでしたっけ？）高校では、一応単位面積あたりの電気力線の「本数」と習いますので、疑問に思ったしだいです。

お礼日時：2023/05/20 21:26

No.1 回答者： himagene 回答日時： 2023/05/20 18:13

地球を一周ではなくて「無限遠方」です。

現実の宇宙ではどこかに他の電荷や導体があるのですが、それらが考えている系に影響しない場合（影響を無視できる場合）は「無限」という考え方を導入して解きます。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
無限遠方から来たということは、①に近いんですかね。

お礼日時：2023/05/20 21:25