「図のように無限に長く太さの無視できる堂待望に線密度λで電荷が一様に分布している。ガウスの法則を用いて導体の中心から距離l離れた点Pに作られる電場と電位を求めよ。(電位は無限遠方で0になるように基準をとる)」
という問題なのですが、電場はλ/2πε_0*l となりましたが、電位を求める際、無限遠方を基準にすると答えがでなくなってしまいます・・・。
教科書にも、無限遠方を基準にすることはできないと記載してありました。
もしかして自分が勘違いしているのでしょうか。電場の値も違うのかなぁ・・・。
電位の答えまでの解説をよろしくお願いします。
No.2
- 回答日時:
#1さん回答にあるように、軸対称の電場は∝1/rの形になって、電位は∝log(r)の形になります。
r→∞で、logは発散するので、無限遠を基準にしての電位は計算できません。
もともと軸対称な系では、軸方向を考えた時「無限遠で電位が0」を満たさないので「無限遠を基準」というのに無理があります。
No.1ベストアンサー
- 回答日時:
無限遠方を基準に取るとき、無限に伸びる線電荷近傍の電位は、無限大です。
線電荷では、電束が円筒状に広がりますから、線電荷を中心とする所定の円筒上の電束密度は、その円筒の円周に反比例し、即ち円筒の半径にも反比例するので、電界(=電束密度×誘電率)が距離に反比例するという質問者の方の答えは正しいと思います。電位を求める為に1/rを積分すると自然対数になるので、積分結果の自然対数の中に無限大を代入して電位は無限大になります。
もし線電荷でなくて点電荷の場合なら、電束密度は半径の2乗に反比例しますから、電位を求める為に積分しても1/rが残るので、積分結果にr=無限大を代入しても有限の電位が算出できます。点電荷では遠ざかると電界が距離の2乗に反比例してどんどん小さくなりますが、線電荷の場合には距離の1乗に反比例するだけなので遠方での減衰が十分でなく、遠くなると少しずついくらでも電位差が増大して収束しません。
参考URL:http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6970243.html
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 物理学 誘電率ε_0の真空中に、2つの円筒極板AとBがあり、 A の外半径はa, Bの内半径はbである (a 4 2023/03/10 20:28
- 物理学 高校物理、点電荷がつくる電場、電位の問題です。 1 2023/06/18 22:44
- 物理学 ガウスの定理 真空中のz=0および、z=2dの無限平面上に、電荷がそれぞれ+σ、-σ(C/m^2)で 2 2022/05/14 15:33
- 物理学 物理の点電荷・電位についての質問です。 無限遠方を基準としているのに、-では無いのはなぜですか? 2 2023/01/10 17:54
- 工学 至急お願いします。 誘電体と接する導体表面に面密度のσ正の電荷を一様に与えると、境界面には応力が発生 1 2022/07/31 02:27
- 物理学 (3)(4)がわからないです。 (1) E=ρ/2πεr (2)はとりあえずrにおける電位は V=- 5 2023/06/21 12:29
- 物理学 急募 点電荷Bをx=2の位置で静かに放すと,Bは動き出した。Bが動き 出した後の運動について説明した 10 2022/08/08 12:46
- 物理学 大学物理 1 2023/01/28 15:15
- 物理学 高校物理、点電荷がつくる電場・電位の問題です。 1 2023/06/19 20:20
- 物理学 電磁気 肉厚が極めて薄く、無限に長い半径aの円筒状導体に定常電流が一様に流れ ている。 アンペールの 3 2023/07/13 12:36
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
電流がI=dQ/dtやI=-d...
-
物理の問題です。 30kVで加速さ...
-
反物質は、何と何と何が反対な...
-
電荷量と電気量は一緒?
-
陽子・電子間のクーロン力と万...
-
電荷の種類について
-
電圧を掛けるとはどういう状態...
-
誘電率について質問します k=1/...
-
無限に長い円筒の側面上に電荷...
-
正電荷は移動しないのか?
-
「水素のイオン化エネルギーは1...
-
電荷が0となる点を求めよ
-
電磁気の問題
-
電界の強さが0になる点
-
X線管に1Aの電流を1秒間流した...
-
電荷に働く力
-
電磁気学
-
電圧Vと電界E間の関係式を微分...
-
xy平面上において、x軸上の...
-
電界を求める問題を教えてくだ...
おすすめ情報