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高校の物理のコンデンサーのところを勉強しているのですが、『電荷が移動する』と言うときは、導体中の自由電子(負電荷)が移動するのですよね?正電荷が移動することはないのですか?また、関連する問題なのですが、『孤立した導体にたまっている電荷は保存される』とは、どういうことなのですか、原理を教えていただけたら幸いです。

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A 回答 (4件)

負電荷は電子か電子が過剰となった負イオン(分子・原子)、正電荷は電子が欠乏した陽イオン(分子・原子)です。

ふつうの世界では正の単独の粒子はありません。

金属などの固体は格子などの結合によって分子・原子はがっちり固定されて微少振動以外、移動できません。この場合、移動する実体は電子だけです。

液体や気体は元もと分子・原子が自由?に移動しています。したがってこれらの中では正負のイオン(分子・原子)や電子が自由に移動できますので正電荷が移動する場合もあります。

例えば、電池の中やメッキ液、低圧放電の場合などです。
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>導体中の自由電子(負電荷)が移動するのですよね


 その通りです。

>正電荷が移動することはないのですか?
 金属では、正電荷が移動することはありません。正電荷は原子核にあります。金属の結晶では原子核は規則的に並び、位置がほぼ固定されています。
 金属でなければ正電荷が移動することはあります(水溶液の電気分解で水素イオンが移動する場合など)。

>孤立した導体にたまっている電荷は保存される
 コンデンサーは、2枚の極板の間に絶縁体をはさんだ構造をしています。電荷は絶縁体を越えて移動しません。孤立した導体とは、回路の中でまわりがすべてコンデンサーで囲まれた部分のことです。たとえば、3つのコンデンサーをY字型につないだとします。Yの中心からはどちらの方向に行っても、コンデンサーを通らなければ外へ出られません。電荷は絶縁体を越えられないので、電荷はYの中に閉じ込められ、Yの中の電気量は一定となります。

電荷保存則(電気量保存の法則)そのものの説明はNo.1~2のご回答の通りです。

よくわからなかったら、補足してください。
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もっともな質問ですね。

確かに間違いやすいです。

物質は陽子と電子の数がバランスしています。
導体では外側の電子(自由電子)が簡単に移動します。
電子が移動すると移動先はマイナスに帯電します。
移動元には取り残された陽子が余ってプラスに帯電します。

この場合、閉じた世界だとプラスとマイナスの電荷を足したものは常にゼロで変わりません。
このように閉じた世界で電荷の総和が変わらないことを「電気量保存の法則」とも言います。
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1.電荷について誤解が有りそうなので記述します。


  電荷については、正電荷と負電荷があります。
 正電荷:外的要因で電子が不足した状態→正電荷の帯電
 負電荷:外的要因で電子が増加した状態→負電荷の帯電
  すなわち正電荷と負電荷は相対的に発生します。
  エボナイトと毛皮を擦った時に、エボナイトには負電荷
  毛皮に正電荷が発生します。

2.>『電荷が移動する』
  これは、帯電している状態から、正電荷、負電荷両方の移動を指しています。
  すなわち、正電荷、負電荷どちらも移動する事です。

3.>電荷の保存則
  電荷は物質を構成する基本素粒子のひとつであり、新たに
  作られたり消滅することは無い。
  一時的に1.のエボナイトと毛皮の例のように帯電することは、
  有っても、その総量は変化しない。
  すなわち1.のエボナイトと毛皮での電荷総量は変わらないと言うことです。
  この意味で
  >孤立した導体にたまっている
  と言う表現は、少し違っているかと思われます。
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