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一般的に行われている実験(http://www.gakugei-hs.setagaya.tokyo.jp/physics/ … のA図のようなもの)で、それのついてのレポートの考察課題として、
なぜこのような等電位線になるのか?
というのものあり、こういう質問にはどういった答え方をすればいいのでしょうか?(等電位線ができる理由なのか、実験結果に対する理由なのかなど)
あと、2電極を結ぶ直線上の電位の理想曲線
というのがあったのですがこれは縦軸V、横軸が距離のグラフを書けってことでしょうか?

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A 回答 (1件)

>なぜこのような等電位線になるのか?


>こういう質問にはどういった答え方をすればいいのでしょうか?(等電位線ができる理由なのか、実験結果に対する理由なのかなど)

 どのような等電位線になるかを答えたら、何故そのような等電位線になるかの答えになると思います。
 「等電位線ができる理由なのか、実験結果に対する理由なのかなど」の答えにもなると思います。どちらかというと、実験結果に対する理由ですね。

>あと、2電極を結ぶ直線上の電位の理想曲線
というのがあったのですがこれは縦軸V、横軸が距離のグラフを書けってことでしょうか?

 プラス極とマイナス極の距離を横軸にとって、縦軸が電位(V)です。

この回答への補足

実験結果に対する理由というと、例えば「電極に近づくにつれ等電位線がみつになっている」とかでしょうか?そうだとするとどういう答え方が適切でしょうか?

補足日時:2007/06/03 22:54
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

お礼日時:2007/06/03 22:54

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Q等電位線と電気力線という実験を行ったのですが・・・

実験はプラスチック板の上に白紙をのせ、さらに上にカーボン紙をのせてさらにその上に導電紙をのせて小型万力で締め付け、プラスチック板の裏の電池で、電気を流し、テストリードで等電位の点を探して等電位線と電気力線を引くというものです。
わからないことは等電位線が導電紙の端(境界)あたりにくると、境界に直行する傾向になるのはなぜか。ということです。このサイトでも調べて同じ質問があったのですが、回答が難しくてわかりませんでした。僕にでもわかるように教えてください。
あと、導電紙の上に導体(ステンレスの円柱)をのせて、等電位線と電気力線を引くことをしました。実験の説明部分に導電紙と静電場という題目で(a)導体内部には電場がなく、いたるところでE=0である。(b)導体内部と表面はどこでも電位V=一定である。(c)電気力線は導体内部に存在しない。導体表面の負の電荷で電気力線は終わり、表面の正の電荷から始まる。また、導体表面は等電位面であるので電気力線と導体表面とは直行する。(d)導体の電化は表面にだけ存在し、内部にはない。(e)導体表面近くの電場は、表面電化密度ρとするとE=ρ/ε0となる。とあり、考察部分に(b)(d)(e)を証明せよ。とあるのですが、分かりません。バカですみません。
この4つの中で1つでも分かる方がいらっしゃればどうか回答よろしくお願いします。

実験はプラスチック板の上に白紙をのせ、さらに上にカーボン紙をのせてさらにその上に導電紙をのせて小型万力で締め付け、プラスチック板の裏の電池で、電気を流し、テストリードで等電位の点を探して等電位線と電気力線を引くというものです。
わからないことは等電位線が導電紙の端(境界)あたりにくると、境界に直行する傾向になるのはなぜか。ということです。このサイトでも調べて同じ質問があったのですが、回答が難しくてわかりませんでした。僕にでもわかるように教えてください。
あと、導電紙の上に導...続きを読む

Aベストアンサー

以前の回答というのはどのような回答だったのかわかりませんが、他に回答がつかないようなのでお答えします。導電紙の実験では真空中や空気中の電界と違って電界の向きに直交する電流が流れます。逆に言えばこの電流による電圧降下が電位差、電界を発生していると言う事ができます。この実験では電流が無い所に電位差、電界は生じません。導電紙の端部の電流は紙の外側に向かう成分がゼロ、即ち端部に直交する電流はゼロであることはおわかりかと思います。このため端部に直交する向きには電圧降下が生じません。これに対して境界に沿った電流成分は必ずしもゼロではないので、電位は端部に沿って変化します。即ち等電位線は紙の端部に直交します。
(b)(d)の証明は、もしそうでなければ(a)に反するというようなことでも良いのでしょうか。又(e)はマクスウエルの方程式から説明しても良いのでしょうか。

Q等電位線

カーボン紙の上に丸い電極と細長い棒のような電極を置きその間の電位差を10Vにして等電位線を調べたんですが、電圧が高くなるにつれて等電位線の間隔が狭くなったのですがどうしてそうなるかおしえてください。

Aベストアンサー

 おそらく、「丸い電極の周囲の等電位線の間隔が狭い」といいたいのだと思われますので、これについてお答えします。

 まずは電磁気学基礎の教科書をご覧ください。
1点にある電荷が生み出す電位は
V=(1/4πε)(q/r)
という式によって表されますね?
まず、丸い電極のことだけ考えてみましょう。
丸い電極を便宜的に点とみなすと、丸い電極周辺の電位は電極からの距離に反比例していることがわかります。
すると、電極付近では電位勾配が大きくなりますよね?
電位勾配が大きいということは、少しの距離を移動するだけで大きく電位が変化するので、地図の等高線の考え方と同じように、等電位線の間隔が狭くなります。

 細長い棒のような電極についても、この電極が作る電位を考え、先ほどの丸い電極の電位とこの電極が作る電位を重ね合わせれば、すんなりと理解できると思います。

Qなぜ等電位線に電流線を書くとき直交するのか?

タイトルに書いたように
電流分布を調べる時に等電位線に対して
電流線は直交するように描くのですが、どうして直交なのでしょうか?

事前に調べたのですが
等電位面と電気力線の関係はたくさんでてくるのですが
上記の質問に対しての記述は出てきませんでした
やはり似たような理由なのでしょうか
お願いします

Aベストアンサー

等電位線は、字のごとく、その場所の電位が何ボルトかを表す線です。
電界(電場とも言う)の方向は電気力線で表され、等電位線と直交します。
電流は電位の高いところから低いところに向かって流れます。
ということは、電流は電界の方向に沿って流れます。
よって、電流は等電位線と直行して流れるということです。


地図を想像してください。
山のてっぺんからボールを転がすと、等高線(等電位線に相当)と直交する方向に転がります。
等高線が詰まっているところは、傾斜(電界に相当)が強い場所です。

Q#等電位線の間隔とか特徴とか

電極間の電圧を高くすると、等電位線の間隔はどうなるか?
導電シートの穴付近では、等電位線はどうなるか?


誰かこの2つ教えてくれる方いませんか?いまいち分かりません

Aベストアンサー

2番目は、
穴の周辺では、電流はふちに沿うように流れる。(穴を突っ切って流れることはできない。)
等電位線は電流の経路と直交する。(電位勾配の方向と電流の方向は一致する。)
の2つを使えば、解けそうに思います。

Q等電位線について

等電位線と電気力線とが互いに直行する理由
箔に円や三角形の穴をあけた場合、等電位線は穴の縁に垂直に、電気力線は平行になっている理由
わかる方いますか?よかったら教えてください!!
お願いします。

Aベストアンサー

>等電位線は穴の縁に垂直に、電気力線は平行になっている

逆ですね。等電位線は穴の縁に平行に、電気力線は垂直になります。
等電位線と電気力線が直交するのは、No.1さんの回答につきます。
加えて、導体内には自由電子がうじゃうじゃいるので外部電場に
よって移動して内部電場をゼロにします(静電誘導)。つまり導体
全体が等電位になるわけですね。したがって、導体の縁は等電位線
になりその間近で縁に平行になるのです。そしてまた、電気力線は
縁に垂直になるわけですね。

Q等電位線の境界について

こんばんわ。

等電位線を導電紙に描くと導電紙の端までくると等電位線が垂直になるのはなぜですか?
調べてみたら境界条件などの言葉で一括りにされていて理由がわかりませんでした…。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

等電位線と電流の経路は直交する
導電紙の端では、電流は端に沿って流れる
この二つの性質から来ているかと思います。

Q等電位線と電気力線

最近思ったのですが、どうして等電位線と電気力線は直角に交わるんですか?
参考書とかを探しても、等電位線と電気力線は直交するとしか出てないんです。
詳しく教えてください

Aベストアンサー

E=(-Vx,Vy,Vz),(Vx=-∂V/∂xなど)。
tをパラメータとして等電位線をV(x(t),y(t),z(t))=constとする。これを微分して
Vxdx/dt+Vydy/dy+Vzdz/dt=(Vx,Vy,Vz)・(dx/dt,dy/dt,dz/dt)=0
この最後の式は内積が0、電界と等電位線の接線ベクトルが直交していることを示しています。

Q等電位線と電気力線について

等電位線と電気力線の関係式とは、どう表現されるのでしょうか。

かなり、急いでいます・・・。
助けてください!!

Aベストアンサー

電気力線はプラスからマイナスの方向へ向かうものです。

もし、点電荷同士(+と-)だとすると、点電荷から同心円状に同じ電位の線が広がっています。

イメージしてください。電気力線はプラスからマイナスへ。等電位線は同心円状ですよ。答えは垂直に交わるとなります。ってことはベクトルの内積がゼロになるということ。

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2278999.html
↑これに載っています。

Q電気力線と等電位線について

電気力線と等電位線が直交するのはわかるのですが、これを証明するにはどうしたらいいでしょうか。証明方法を教えてください。

Aベストアンサー

基本的にNo.1の方と同じですが・・

等電位線上の一点を原点として、
等電位線をx軸、それと直交する軸をy軸として座標を設定します。
ここで、電気力線の成すベクトル(a,b)を考えます。
等電位線と電気力線の成す角をΘとすると、
ベクトルは(a,b)=(αcosΘ,αsinΘ)となります。
で、等電位線と平行な成分は(αcosΘ,0)となりますので、
等電位線上の電荷qが受ける力は(qαcosΘ,0)です。
これを等電位線方向にdx移動した場合、
qαcosΘ*dsだけエネルギーを受けることになります。

ということで、等電位線上の電荷の移動にも関わらず、
電気ポテンシャルが変化するという矛盾を解消するためには、
cosΘ=0が必要になるわけです。

Q偏微分の記号∂の読み方について教えてください。

偏微分の記号∂(partial derivative symbol)にはいろいろな読み方があるようです。
(英語)
curly d, rounded d, curved d, partial, der
正統には∂u/∂x で「partial derivative of u with respect to x」なのかもしれません。
(日本語)
ラウンドディー、ラウンドデルタ、ラウンド、デル、パーシャル、ルンド
MS-IMEはデルで変換します。JIS文字コードでの名前は「デル、ラウンドディー」です。

そこで、次のようなことを教えてください。
(1)分野ごと(数学、物理学、経済学、工学など)の読み方の違い
(2)上記のうち、こんな読み方をするとバカにされる、あるいはキザと思われる読み方
(3)初心者に教えるときのお勧めの読み方
(4)他の読み方、あるいはニックネーム

Aベストアンサー

こんちには。電気・電子工学系です。

(1)
工学系の私は,式の中では「デル」,単独では「ラウンドデルタ」と呼んでいます。あとは地道に「偏微分記号」ですか(^^;
その他「ラウンドディー」「パーシャル」までは聞いたことがあります。この辺りは物理・数学系っぽいですね。
申し訳ありませんが,あとは寡聞にして知りません。

(3)
初心者へのお勧めとは,なかなかに難問ですが,ひと通り教えておいて,式の中では「デル」を読むのが無難かと思います。

(4)
私はちょっと知りません。ごめんなさい。ニックネームは,あったら私も教えて欲しいです。

(2)
専門家に向かって「デル」はちょっと危険な香りがします。
キザになってしまうかどうかは,質問者さんのパーソナリティにかかっているでしょう(^^

*すいません。質問の順番入れ替えました。オチなんで。

では(∂∂)/


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