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私は高3で、今テスト週間です。
まだてつかづの物理の教科書(コンデンサーの分野)を読んでいると「電気量保存の法則」といきなりでてきたのですが、どんな法則なのかどこにも書いていなくてまったくわかりません、どなたかご存知の方、できるだけ詳しく説明をください!

gooドクター

A 回答 (3件)

 


 
>> 今テスト週間です。 <<

 では、気分転換に。(ややこしい法律用語のような話なので覚える必要はありませんよ) 電気量も電荷(でんか)も物理用語でして、
【 電荷 】
 電気現象を起こす実体(じったい)に付けた名前です。正直まだその実体=正体は不明です。(*)
【 電気量 】
 物質の持つ電荷の量です。 正体不明だけど個数として数えられることを経験的に発見しました。しかし以前からのしがらみがあってクーロンという単位で数えています。



野球のイチローに例えると、
  電気現象 ⇔ イチロー人気現象
  電荷    ⇔ 鈴木イチロー
  電気量   ⇔ 野球センス(素質)
  質量    ⇔ 体重 kg
  大きさ   ⇔ 身長 cm
こんな感じです。


 人類は経験から「すべての電気量は『ある値』の整数倍になってるらしい」ことを知りました(**)。その電気量を 電気素量 と言い、記号でeと書きます。 電子の電気量が1eです。 日常では「電子の電荷は1.6×10-19乗クーロン‥」などと言いますが堅い文章を書くときは使い分けします。お使いの教科書もそのようですね。



(**)
本には「ミリカンの油滴(ゆてき)実験で決定された」とか書かれてましたが、残念ながらこの実験は、都合の悪いデータを捨てた「作品」の疑いの方が決定的で「人としてやってはいけない見本、でもやった者勝ちでノーベル賞」という暗黒面でも有名です。
http://web.kanazawa-u.ac.jp/~shiryo/butsuri/91.h …
http://www68.pair.com/willisb/millikan/apparatus …
↓こんなことをやらされたりします。
http://www2.denshi.numazu-ct.ac.jp/~kazuhiro/exp …
↑の最後に「誤差の原因を検討せよ」とかありますね、結果、ここ(Q&Aサイト)が繁盛したりします w



 他にも多種多様な実験をやった結果;
電子は電気素量そのものを持ってるので「電流とは電子なのである」と思ってしまいそうだが、電子は消し去ることもできる。しかし電気量は「どんな実験をくわだててチャレンジしても 作ることも消すこともできなかった。ただ移動させて局所的に増減させることができるだけだった」ので、 理由は判らないのだが「あらゆる物質の 電気量の総和は 不変である」と決めつけてよさそうだ。← これが御質問への一応の答えです。経験則(けいけんそく)ですから例外が発見されて破れるかも知れないのです。
 で、それに前後して なぜ不変なのか理論的な理由付けが なされました(ゲージ理論といいます)。ただし 全てが解明されたのではなく 言わば「犯人の背後組織が解明され、犯人の行動は その組織の規則によるものだと判った。だがその組織を支配してる背後組織が存在してるのは明らかで‥」のような状態で現在進行形です。(永遠に続くのかも知れません。)
 イチローの例で言えば、素質 とは 遺伝子 が背後にあるのだ、と一歩進んだ?ような状況です。



 コンデンサに限らず、電気回路(含む電子回路)は全て 電気量保存の式を使って解きます。 電気には様々な式が「これでもか!」と登場しますが、その全ての根本は 電気量の保存法則 と エネルギ保存法則、この2つです。(高校では習わないかも知れませんがキルヒホフという物理学者が電気に特化して作った式を使います。)
 そしてお馴染みの「オームの法則」は、保存則ではなく「電気抵抗」を定義/導入するものです。理論の構築にはこれが突破口でした。


 コンデンサは電流は通らないと覚え込んでませんか。交流(常に変化してる)電流は実際に身の回りで通ってますよね。「電流とは電荷の流れである」とすれば前者は説明できても後者の説明に窮しますね。そこで「電流は電荷の流ればかりではない」と拡張されました。真空や絶縁物の中を堂々と通る電流です。(以下略)



(**)
 「電荷」は electric charge の直訳です。静電気を帯びるものをエレクトリカ(コハクのようなもの)、それが charge=込められてる、という意味です。静電気の電気ショックを想像して下さい、弾が込められてる銃と同様の意味合いです。 ところが charge の元の意味が「荷物を積む」なので そっち系で訳してしまったんでしょう。でも今は荷の方がよかったです。
 「電気量」は Quantity of electricity の直訳。electricity は electrica+ity
 
 
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この回答へのお礼

詳しい説明有難うございます、興味をひかれるものが多くとても面白くて読みいってしまいました。
ちなみに自分は「電流=電荷の流れである」と思っていました、、
本当に参考になりました、テストでは高得点が狙えそうです

お礼日時:2005/06/04 22:25

 


 
 補足しておきます、

>>  電荷    ⇔ 鈴木イチロー
>>  電気量   ⇔ 野球センス(素質)

を読んだ人から
  電荷    ⇔ 鈴木イチロー
  電気量   ⇔ 鈴木イチロー何人
ではないかと聞かれました。
これは「電気素量がある」を踏まえた上での、電気量=電荷だとする解釈ですが、イコールで結ぶのは 現段階では仮定の一つでしかありません。
 たとえば;体操のワザは人名がワザの名として付きます。
http://shukig.com/zatsugaku/archives/2004/11/pos …
電荷と電気量の関係もこれと同様です。

 
 
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「電気量保存の法則」という言葉はあまり一般的でないようです。

(高校の教科書用の言葉かもしれません)
 一般には「電荷保存則」ということが多いので、それで検索すると解説は多く見つかります。ただし、説明は難解なものが多いと思います。

「電荷保存則」とは、「電荷は新しくできることもなく、消えてなくなることもない」という法則です。つまり、ある物体に電荷の出入りがなければ、物体内部の電荷(電気量)の総和は一定です。

コンデンサーをいくつかつないだ回路について言う場合は、「電荷はコンデンサーの誘電体(極板の間のすきま)を越えて移動できない」ので、回路の中にコンデンサーで完全に区切られた区画があれば、その中の電荷の総和は一定であるとして計算します。

意味がよくわからないときは補足してください。
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