高校物理-分極と静電遮蔽について

高校物理を勉強中です。生物を選択していた者が始めたばかりという状態ですが。

地下道に電波が入らないのは静電遮蔽によるものだという記述を教科書で見ました。
また、トンネル内で電波が入らないのも静電遮蔽によるものだとwebで見ました。

まず、教科書のイラストでは帯電体を中空の導体に近づけている状態では分極が起き中空が電場0であると説明されていましたが、
導体に分極が起きた場合、その両端が電場でつながることはないのでしょうか。
中空の場合には端が近かったりすればある程度は発生しそうな気もするのですが。

また、地下道やトンネルに電波が入らないというのもよくわかりません。
例えば、マイナス電荷がトンネルに降り注いでいるとします。トンネルの受けた面にはプラス電荷が常に現れます。
飽和しないのは地球に接しているのでどこかからアースとしてマイナス電荷が流れていっているのでしょうか。
それだとしても壁や地面の近くからある程度流れるマイナス電荷は拾える気もするのですが。

No.1 ベストアンサー 回答者： noname#137410 回答日時： 2011/07/14 15:13

よく考えてらっしゃいますね。

大学1年生の者です。

導体に分極が起きた場合、その両端が電場でつながることはないのでしょうか。
はい、つながっています。帯電体を近づけると分極して、内部に電場を作ります。しかしそれが帯電体の作る電場と合わさって0になる訳です。「電場を遮断する」という表現がわかりにくいのかもしれないですね。

中空の場合には端が近かったりすればある程度は発生しそうな気もするのですが。
金属ボールの中を考えた場合、電場は厳密（？）に0になります。試しにボールの中をさらに金属で埋めてみましょう。帯電体を近づけてみると、ボールの中の電場は絶対に0になります。0でなかったらまだ分極仕切ってない（電場を打ち消すため電荷はさらに移動する）ということです。いま、完全に0になったとしましょう。ボールの中側にプラスやマイナスの電荷は見えますか？ありませんね。もしあったらその周辺で電場は0になっていません。とすると、結局電荷はいわゆる「皮」の部分にしか集まっていません。要するに中を金属で埋める必要はないですね。つまり「皮さえあれば内側も0になってっる」ということです。数学的？に言えば「皮の部分の電場を打ち消すための電荷分布は、結果的にボール全体の電場を打ち消している。」ということです。
ただ、マカロニみたいに穴があいてれば話は別です。穴の近くでは遮断しきれて無いと思います。

例えば、マイナス電荷がトンネルに降り注いでいるとします。トンネルの受けた面にはプラス電荷が常に現れます。
すいません。ここの問題設定がよくわかりませんでした。力不足です。
電波というのはようするに「電場が動く」ということです。その「動き」をラジオが感知する訳ですが、どう動いても、遮蔽効果によって0にされてしまうため、トンネル内では感知できないのだと思います。

結構語りましたが、実際僕がこれみたとき静電遮蔽の存在自体忘れてたくらいなので、半分に聞いてくれるといいです。
これからも気になったことは聞くなり考えるなりすると、とても力になると思いますよ。長文失礼でした。

この回答へのお礼

詳しくご回答ありがとうございました。
週末を二回使って悩んだり調べたりして少しは理解・実感に近づくことができました。
これからも悩んでいきます。またこちらでのご縁がありましたらよろしくお願いします。

お礼日時：2011/07/25 21:01