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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。

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A 回答 (3件)

[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。
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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

[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。
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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

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。
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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

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