はく検電器の同電位について

試験が明日に迫っていますので，早急なご回答をいただけると大変助かります。

はく検電器が上部にある金属板と金属はく　から校正されているとします。
プラスに帯電した絶縁体を金属板に近付けると，
・金属板にはマイナス電気
・金属はくにはプラス電気
が生じます。このとき，金属板と金属はくの電位は同じか否か？　が混乱してきたのでご教示お願いします。
[A]電気回路の観点からは，導体で接続して，金属板と金属はくは一つの導体とみなされているから，同電位と考えられます。
[B]しかし，一つの導体でも，片端（金属板）はマイナス，もう一方の端（金属はく）はプラス，ですから，この両端には電位差が生じている，とも考えられます。

考え方[A][B]はどちらが正しいのでしょうか？　また，違う方はなぜ違うのかを教えてください。
よろしくお願いいたします。

No.3 ベストアンサー 回答者： Quarks 回答日時： 2011/12/08 01:07

[B]は誤りです。

[B]の問題点
間違いは、導体の両端に有る電荷だけが、導体内部の電場を作っていると考えてしまっている点にあります。導体の外部にも電荷は有るので、その外部の電荷が作る電場と、導体に分布する電荷が作る電場の和を考えなくてはなりません。導体内部では、これら２種類の電場が、互いに打ち消し合って、電場が無い状態（つまり、電位差が無い状態）ができ上がっています。

よく言われることですが、もし、導体内部に電場があるのだとしたら、導体の内部に有る自由電子は力を受けますから、移動が止まらず、導体の電荷分布がどんどん変化していくはずです。でもそんなことは起こっていませんから、導体内部には電場は発生していないと判断できます。
そもそも、外部の電荷による電場によって、導体内部の自由電子が移動して、いま観察されているような、皿と箔とに電荷分布が発生したのです。

[A]も問題が全く無いわけではありません。「導体だから同電位となっている」と何故言えるのか、その根拠を示すべきではないでしょうか。それができていれば、今回の疑問は生じなかったと思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

ただ，高校物理では，はく検電器を電場の立場から説明はしていなくて，，，多分，大学に入ってから学ぶ内容と想像して，拝読しました。

お礼日時：2011/12/08 04:42

No.2 回答者： FT56F001 回答日時： 2011/12/07 19:54

[A] 電位差はない，が正しいです。

[B] 片端（金属板）はマイナス，もう一方の端（金属はく）はプラス，
この誘導された電荷だけを考えると電位差が生じます。一方，正に帯電した絶縁体は，絶縁体に近い金属板によりより大きな正電位を作り出します。その結果，トータルの電位は同じになっています。

この回答へのお礼

さっそくのご回答ありがとうございます。
ただ，No.1の方への御礼でも書いたように，なぜ，「トータル」の考えが認められるかが，私にはよくわからず，，，，
電位を見る場合，一端と別の端を見る，というように，両端を別々に見るかと思います。
ご回答の趣旨を想像するに，両端を見てはいけない，ということにつながるかと。
ならば，趣旨は異なるかもしれませんが，たとえ「起電力」のある電池もトータルで考えれば，両端の電位差はゼロ，というおかしな考えにつながるような気がします。
（もちろん，起電力という考え方と，それに付随してショートがあるのは十分わかっているつもりですが，，，）

お礼日時：2011/12/07 20:15

No.1 回答者： bibendumbibendum 回答日時： 2011/12/07 19:50

定常状態では導体の内部は同電位です。

電位差が生じれば、電場によって導体が移動します。
帯電した絶縁体がつくる電場と金属板、金属はくが作る電場を重ね合わせると
同電位になります。

この回答へのお礼

さっそくのご回答ありがとうございます。
ただ，なぜ「重ね合わせる」ことが認められるのかが，いまいち，私では理解ができず，，，，

お礼日時：2011/12/07 20:11