高校物理の導体の電位にのっていた問題を教えてください。

高校物理の導体の電位という項目に以下のような問題がありました。

２枚の金属板A,Bに電池をつないで電位差が5Vになるようにした。（A:＋に帯電、B:－に帯電）
Aを接地した時、Bの電位は何Vになるか？
また、Bを設置した時、Aの電位は何Vになるか？

それに対して私は次のように考えました。
「Aには＋2.5Vの電位が、Bには－2.5Vの電位がかかっているはずだから、
Aを接地したら＋2.5V→0Vとなり、Bには－2.5Vがかかる。
逆に、Bを接地したら、－2.5V→0Vとなり、Aには＋2.5Vがかかる。」
と思ったのですが、不正解でした。
（正解は－5Vと＋5V）

私の考えのどの部分がどのように間違っていたのでしょうか？
また、なぜそなるのでしょうか？
教えてください。よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

• ryumuさんの回答を読んで、本当だ。
  AとBの間に、電位０があることを勝手に決めてしまったからだな…と思い、改めて電位について参考書を読み返してみました。
  すると電位というのは「ある基準面とのエネルギー差である」と参考書に書かれていました。
  
  これを踏まえた上で再度問題にあたってみたのですが、今一つわかりません。
  
  今、Aと基準面との間にαボルトの電位差があるとすると、Bには（α－5）ボルトの電位がある事になります。
  この状態でAを接地するとαボルト→0ボルトになり、その結果Bには（α－5）ボルトの電位があるのでは？
  Bを接地すると（α－5）ボルト→0ボルトになるので、結果Aにはαボルトの電位があるのでは？
  
  との回答に至ってしまったのですが…どの部分がいけなかったのでしょうか？

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/02/13 21:26

• 改めて電位について参考書を読み返してみました。
  すると電位というのは「ある基準面とのエネルギー差である」と参考書に書かれていました。
  
  これを踏まえた上で再度問題にあたってみたのですが、今一つわかりません。
  
  今、Aと基準面との間にαボルトの電位差があるとすると、Bには（α－5）ボルトの電位がある事になります。
  この状態でAを接地するとαボルト→0ボルトになり、その結果Bには（α－5）ボルトの電位があるのでは？
  Bを接地すると（α－5）ボルト→0ボルトになるので、結果Aにはαボルトの電位があるのでは？
  
  との回答に至ってしまったのですが…この考えの何がまずかったでしょうか？

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/02/13 21:30

• 昼からパソコンと参考書を見ながら、ああでもないこうでもない…と時に正座して時に寝転んだりして考えていますが、頭の中がスッキリしませんorz
  
  とりあえず、
  電位…地球との電位差
  電位差…電界内の2点間におけるエネルギー差を単位クーロンあたりで表したもの。
  　　　　（2点間における単位クーロンあたりのエネルギー差）
  　　　　（＝電圧）
  と思って良いのでしょうか？

    補足日時：2015/02/14 17:38

• ありがとうございます。
  私の知識が乏しいため、積分について掘り下げていくと、このスレッド一つで足りなくなってしまいそうです…orz
  私としてもとても興味があるところですが、今は（このスレッドにおいては）触れずにおくことご容赦ください。
  
  （本来の）電位、電位差、電圧とは、「2点間における単位クーロンあたりのエネルギー差」。
  但し、電位については、それ以外の使われ方があり、「2点のうちの一方を地球にとった時の単位クーロンあたりのエネルギー差」。
  と思っても大丈夫でしょうか？

    補足日時：2015/02/15 10:47

• 参考書の「導体の電位」という項目に以下のように書かれていました。
  『導体に電荷を与えると、その電荷の静電気力により反発しあい導体内が等電位となる。』
  
  今、電池に繋がれた電位差5Vの金属板A,Bにおいて当てはめて考えてみると、
  「地球は大きな導電体の為、Aを接地すると、Aに帯電していた正電荷は地球全体に等電位に拡がっていくことになる。
  一方、Bに帯電した負電荷はそのまま。」
  となるような気がします。
  
  【接地前】
  　（金属板A）　　　　（金属板B）　　　　　ABの電位差　　　　
  　＋＋＋＋＋　　　　　－－－－－　　　　　　　5V
  
  【接地後】
  　（金属板A）　　　　（金属板B）　　　　　ABの電位差　　　　
  　地球に等電位　　　　－－－－－　　　　　　　不明
  に広がった為減少。
  （いくつかは不明）
  
  よって、「Aを接地した時のBの電位は不明！」
  
  とならないのはなぜでしょう？

    補足日時：2015/02/15 11:09

• すみません。
  ABの電位差をBの電位と勘違いしてました。
  考え直します！

    補足日時：2015/02/15 11:35

• 【接地前】
  　（金属板A）　　　　（金属板B）　　　　ABの電位差　　　Bの電位（地球との電位差）
  　＋＋＋＋＋　　　　　－－－－－　　　　　　5V　　　　　　　不明
  
  【接地後】
  　（金属板A）　　　　（金属板B）　　　　ABの電位差　　　Bの電位（地球との電位差）
  　地球に等電位　　　　－－－－－　　　　　　不明　　　　　　地球の電位は0V。よって
  に広がった為減少。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　金属板Bにある負電荷から
  （いくつかは不明）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　算出されると思われるが、不明。
  
  よって、Bの電位は不明！との考えに至ってしまいました…orz

    補足日時：2015/02/16 00:09

• なぜ、（接地前のABの電位差）と（接地後のBの電位（地球との電位差））が（5V）と（－5V）になるのでしょうか？
  （接地前のABの電位差が5Vとなるのは当然理解出来ますが、接地後のBの電位が（－5V）となるのは理解出来ません）
  
  【接地前】
  　（金属板A）　　　　（金属板B）　
  　＋＋＋＋＋　　　　　－－－－－　
  
  【接地後】
  　（金属板B）　　　　（地球上の正電荷）
  　－－－－－　　　　　　不明
  
  接地前の（金属板Aに帯電する正電荷）と接地後の（地球上の正電荷）が等しいといえない以上、（5V）と（－5V）とはならないような気がしてしまうのですが…。

    補足日時：2015/02/16 00:10

No.15 回答者： M光國 回答日時： 2015/02/25 20:59

>>電気の問題として「接地」という言葉を使うときは、接地するための電線は直径が十分小で、地球> が金属板間の距離に比べて無視できるくらい遠く電荷の移動はない＝電界分布の乱れはない」という>のを仮定してます。

>これのソースを教えて下さい。それ以外の回答は今は結構です。
>もう一度書きます。この文章のソースのみ回答下さい。

ソースはありません。大学で電気磁気学を詳しく勉強すれば分かります。
回答14の下の書いたように、電界の乱れがあるとこの問題は解けないからです。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（＜某大学の電気電子系教授）

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2015/03/08 11:27

No.14 回答者： M光國 回答日時： 2015/02/25 14:50

ryumuさんの回答の

回答７の帯電状態　は誤り。同じ金属板表面に＋－の電荷が生ずることはない。
　　　（誘電体ならそのようなことがあります。）
回答13で 電荷は「ほとんど」広がりませんし、「接地したAの”総”電荷は0」ではなく、
　　　　接地前の＋電荷のままです。

しつこいけれど基本事項を強調しておきますね。

１．まず原子を粒として描くのは厳密にはまずいのですが（量子論）、
　　近似的に原子核(陽子＋中性子)の直径を1cmとすると
　　電子は複数の異なる軌道で回っていますが最外側は1Kmも離れてます。
　　電子の直径は粒子的には 0 と見なさねばなりません。
　　原子の陽子と電子は引き合ってますし電子相互は反発してますが
　　その力のつり合いとして、教科書の原子の絵のように配置されてます。
　　電気関係の説明では、簡略化して、電子を大きさを持った物として、しかも近接して
　　描かれることが多いですが、多量の-電荷があると言っても実はものすごくまばらです。
　　

２．電荷の移動について
　　金属などの導体では移動できるのは(自由)電子だけです。
　　金属板を構成している＋電荷をもった陽子は動きません。
　　添付図のようにある自由電子が－電位の反発で矢印のように左に移動していきますが、
　　このとき電荷の総和が＋になる部分は右に移動しています。
　　（ついでに、ある１個の電子が導体中をずーっと移動すると考えるの誤り。）
　　この現象を、導体中を流れる電子の方向と電流(＋電荷の流れ)が逆と説明してます。

　　なお、気体や液体のなかでは、(自由電子電子だけでなく)帯電した原子や分子そのものが
　　移動できます。これをイオンといってます。

３．さて問題に戻ると、初期状態の電荷の分布が回答11の図のようになっているのは
　　納得されてますか。
　　初期状態の金属板間の電位差が５Vというのは、５Vの電池をつないだので、
　　その時の安定状態で電荷配置が保たれているからです。

　　同じ極板間の電子どうしは互いに反発しますが、陽子やその他の電子との力関係の総和
　　としてこのような配置になります。
　　とにかく図では隣り合って描かれている電子ですが、その距離はものすごく離れている
　　と言うことを忘れないでください。

４．地球に実際に接地すると、電荷の移動が「全くない」と言うことではありません。
　　厳密には、わずかは接続線と地球の方に移動します。しかし、その量はめっちゃんこ
　　少ないのです。
　　
　　そもそも電気の問題として「接地」という言葉を使うときは、
　　接地するための電線は直径が十分小で、地球が金属板間の距離に比べて無視できるくらい遠く
　　「電荷の移動はない＝電界分布の乱れはない」というのを仮定してます。

　　そうでないと接地線を接続する位置や地球との配置を示さないと解が求まりません。
　　接地の影響がある場合は、この問題の電位差は厳密に５Vにはならないでしょう。
　　（この場合の電界分布は静電界の３次元境界値問題になるのですが、
　　　この問題は、まず、解析的には解けません。）
　　前に述べた、金属板をコンデンサとして考える解法がありますが、
　　接地線や地球が、金属板間の距離にたいして無視できないくらい近づいた場合は
　　コンデンサとしての容量は増加しますので、
　　Q＝CVなる式で、Q＝不変、C=増大となるので、電位差Vが減少するはずです。

この回答へのお礼

>電気の問題として「接地」という言葉を使うときは、接地するための電線は直径が十分小で、地球が金属板間の距離に比べて無視できるくらい遠く電荷の移動はない＝電界分布の乱れはない」というのを仮定してます。

これのソースを教えて下さい。それ以外の回答は今は結構です。
もう一度書きます。この文章のソースのみ回答下さい。

お礼日時：2015/02/25 20:45

No.13 回答者： ryumu 回答日時： 2015/02/24 23:34

＞『地球は導体である以上、接地する事でAに帯電している正電荷は広がると思うのですが』

広がりますよ。実際、接地したAの”総”電荷は0になってますよね？

まず、確認したいのですが、「何のために金属板AとBを並べているのか」を理解できていますか？
Aを接地した状態で、Bを遠くに離したら、Aの電荷の偏りも無くなってしまいますよ。
電場が残っているのは、Bの負電荷によって、金属板Aに電荷の偏りが生じるからです。

そもそも、電位差５Vがどうして作られるのか理由が理解出来ていないから、そのような疑問に陥っているように思うのですが、どうなんでしょうか？

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2015/03/08 11:27

No.12 回答者： M光國 回答日時： 2015/02/24 03:29

＞導体内の電荷は互いに静電気力で反発し合い、等電位となるべく動くのではないのでしょうか？

＞なぜ、「－極とのクーロン力が最も大きくなる金属表面」にとどまり続けるのでしょう？

なるほど、質問者の疑問点がいま分かったような気がします。
質問者は、図に描かれていない金属原子内の陽子や電子の電荷を忘れています。

まず金属板を構成する金属原子数は膨大（10^23のオーダー）で、
その中に＋電荷を持つ陽子と-電荷を持つ電子がびっしり存在しています。

帯電の説明に描かれている電荷は、金属板中の膨大な－電子と＋陽子の電荷が
打ち消し合って残った電荷分だけが描かれているのですが、電荷という意味では
金属板内の陽子や電子の電荷と全く同じものです。

説明図に、金属板の全ての陽子の＋電荷と電子の－電荷を描いたとして考えてみてください。

図に描かれている過剰な電荷は金属板内の陽子や電子の数に比べると微々たるもので、
また、電子の大きさも原子のスケールに比較してはるかに微小なので、
自由電子は金属板表面ではものすごくまばらに存在しているのです。

自由電子は周りの電子の反発力や陽子の引力の影響を受けてますが、
周囲の陽子の＋電荷量と電子の－電荷量の総和は同じなので、
それらの力がほぼ打ち消し合ってわずかなエネルギーで自由に動けるのです。

図に描かれた－電荷を自由電子として、その近辺の膨大な陽子の＋電荷との引力と、
膨大な電子の－電荷との反発力、それからかなり離れた、図に描かれた電子の反発力、
対面の金属板の＋電荷との引力など、これらを全て考慮して自由電子の移動が決まります。

地球に接地した場合を直感的に説明すると、
図に描かれた自由電子はものすごくまばらに存在しています。
離れた電子が相互に微弱な反発力で相手を押していますが、
十分に離れるとその反発力はほとんど働きません。
また、これも弱いけど対面の金属板の＋電荷からの引力の影響を受けています。
地球との接続線や地球の陽子や電子からも、これまた兆微弱な引力や反発力を
受けてますが、これらは中性だったから、引力と反発力の総和はおなじで、
ほとんど力は受けません。

ということで、結局、同じ金属板の電荷どうしは反発して(北海道と九州くらい)離れるけど、
対面の＋電荷からも引かれているので、何も引力のない地球（ハワイ）までは行きませんと
いうことです。

そもそもクーロンの法則は孤立した2つの電荷間の力の法則で、
膨大な金属原子を含めた電荷間の合成力をクーロンの法則で求めるのは不可能です。
そこで、電磁気学の分野の電気力線や電界や等電位面といった概念を使うと
電荷分布が容易に求まるということになるわけです。
電気力線は導体表面に垂直に出るとか、交差することはないとか、
等電位面と直交するなどといった性質を考えて、金属板の接地後の
電荷分布を推測すると、電気力線は接続線や地球に近いところは少しは乱れるが
金属板の電界分布には余り影響がないと推定出来るのです。

再度言っておきますが、導体は全体が同一電位ですが、
表面の存在するで電荷の量は均一とは限りません。

きわめて厳密なことを言えば、接地した影響は少しはあるはずで、
この問題を、コンデンサの電位として解くと、片方の金属板を地球に接地すると
他方の金属板と地球との容量がわずかに追加されるはずなので、
厳密には Q=CV により電位差Vはわずかに減るのではないかと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2015/03/08 11:27

No.11 回答者： M光國 回答日時： 2015/02/23 00:20

＞なぜ、「－極とのクーロン力が最も大きくなる金属表面」にとどまり続けるのでしょう？

　との疑問が出てきました

１．まず，導体の「電位」はどこでも全て同じですが，表面の「電荷」分布は必ずしも
　　一様ではありません．それは「電位」が，電荷量だけで決まるのではなく，
　　基点からその点まで１クーロンの電荷を運ぶのに必要なエネルギーとして定義されるからです．

　　問題に戻って金属板Bを接地した場合でいえば，金属板Aの＋電荷量は変わっていません．
　（地球＋金属板B）にある自由電子を引き寄せる電気力（クーロン力）は，
　　金属板Aの＋電荷だけで，地球には＋電荷はないのです．
　　くどいですが，導体の電荷の分布は必ずしも一様ではなく，外部に存在する電界によります．

　＞自由電子と自由電子が反発して？？などと考えているののなら・・・

　　原子レベルで，電子(-)と陽子(+)はもちろん引き合いますし，電子同士は反発しますが，
　　それを含めて原子核構造が出来ており，導体の最外殻の電子は自由に移動できる自由電子
　　となっているのです．
　　そして金属板などの物質は，例えば 29gの銅には６×10^23 個もの原子があつまって
　　いるのです．電子１個の力関係などは原子レベルでバランスしてますので考えなくて良いのです．

　　金属板に溜まっている電荷とは，陽子の＋電荷の総和よりも自由電子のー電荷が膨大だったり，，
　　自由電子がどこかに行ったので陽子の電荷＋の方が膨大に多くなって＋に帯電しているのです．
　　したがって，帯電していない地球に電荷を吸引・反発する電気力はほぼ無いとみなせます．

２．(金属表面の)電荷密度についてより深く知るには「電気力線」について，
　　Webで調べてみて下さい．
　　電気力線は＋電荷からでて－電荷に入る仮想的な線です．
　　電荷Qからは（Q/誘電率）本の電気力線が出ますので，
　　電気力線の密な所ほど電荷が多く分布していることになります．
　　ついでに，電位が等しい面（等電位面）は必ず電気力線に直交しています．

３．添付図は問題の金属板A,Bの電気力線の模式図です．
　　（シミュレーションしたわけではなく手書きですから正確ではありません）
　　金属板AB間の電気力線はほぼ均一ですが，端ではすこし疎になります．
　　電気力線の密度が高いところが電荷が多い訳ですから，
　　金属板中央部分は一様ですが端のほうは電荷は少し疎です．
　　金属板の対向面の裏もかなりまばらですが電気力線は存在するはずです．
　　したがって，厳密に言えば，金属板の電荷は対向面はほぼ一様で，
　　端は少し疎，裏面はずっとまばらといった分布になるでしょう．
　　
　　電界や電気力線の性質を考えると，この状態の金属板を導線等で地球につないでも，
　　導線や地球が電界分布＝電気力線に与える影響は少ないと想定されるのです．
　　
　　また，金属板Bを0Vとして等電位面を描いていますが，電位を土地の高さと考えて，
　　電位差を説明すると，金属板Bと金属板Aに行くのに，最も近いところを
　　行くと，電位の変化が激しい＝急な坂道になります．裏から裏へなど遠回りすると
　　電位変化が緩やかだけど長い道を運ばなければならないので，
　　結局，どこをどのように通っても必要なエネルギーは同じになるのです．
　　つまり，金属板A,Bの表面の電荷分布は粗密があるが
　　金属板Aのどの点からどの経路を通ってBに，電荷を運んでも
　　必要なエネルギー＝電位差＝電圧 は同じと言うことになります．
　　つまり，電荷分布は違っているが金属板間の電位差はどこもおなじ．

この回答へのお礼

疑問を一つ一つ潰していくのが疑問解決の近道だと思うのです。
そこであえてもう一度書きます。

>この電荷がどこに存在するかであるが，地球を含む導体表面で，－極とのクーロン力が最も大きいのは元の金属板表面であるので，接地しても電荷分布はほとんど変わらない
↑この文章が理解出来ません。
電荷は、「地球を含む導体全面どこにでもいける」だけども、「－極とのクーロン力が最も大きいのは元の金属板表面であるので、接地しても電荷分布はほとんど変わらない」
との記述であると理解しました。
問1.まずこの理解は正しいのでしょうか？間違っているのでしょうか？

問2.仮に正しいとすると、なぜ電荷分布はほとんど変わらないのでしょうか？
導体内の電荷は互いに静電気力で反発し合い、等電位となるべく動くのではないのでしょうか？
なぜ、「－極とのクーロン力が最も大きくなる金属表面」にとどまり続けるのでしょう？

お礼日時：2015/02/23 23:31

No.10 回答者： ryumu 回答日時： 2015/02/22 19:45

> 求めるのは「AーB間」の電位差ではなく、「地球ーB間」の電位ではないのでしょうか？

そうですよ。
ですから、接地後のAの電位は0と決めてるため、Bは-5Vになりますよね？
接地しなければ、Aの電位は0とは言えません。
あくまで定義の話です。

AさんはBさんの5階上に住んでいます。
Bさんは何階に住んでいますか？
・・・という質問に答えられませんよね？
Aさんが、例えば20階に住んでいる、と分かって初めて、Bさんは15階に住んでいる、と言うことができるのです。

今、AとBの電位"差"は5Vと問題で決めてますから、あとは、どこを基準にするのか？　というだけなんです。
で、通常、地球は正負いずれの電荷も無限に存在するということから、電位0の基準にしているのであって、どこを基準にしてもいいんです。


ちょっと気になったのですが、そもそも金属板AとBをどうして並べたか、理解されてますか？
もしかすると、接地した後、電場が無くなると勘違いされているように思いますが。

この回答へのお礼

一つ一つ疑問を潰していくのが近道だと思うのです。

そこでもう一度書かせて下さい。

これは参考書に載っていた問題ですが、試験においての正解ではなく、あくまで「事象」として考えた時、
『地球は導体である以上、接地する事でAに帯電している正電荷は広がると思うのですが』
…この考えは誤りでしょうか？

試験としての話ではなく、世の中一般的に言って、
『「接地」とあっても電荷の移動が記述されなければ「電荷の移動は無い」』
とするものなのでしょうか？

試験においては、
『「接地」とあっても電荷の移動が記述されてない以上、無いという事』
になるのでしょうか？

お礼日時：2015/02/23 23:23

No.9 回答者： M光國 回答日時： 2015/02/22 02:31

少し長文になりますが

１．物質の原子の電子の－電荷と陽子の＋電荷の総和は同じで通常は電気的には中性である。
　　また、金属板など導体においては、原子の最外殻電子は常温でもわずかなエネルギーで
　　自由に移動できる自由電子として存在している。
　　自由電子が移動して陽子の＋電荷の方が多くなった物体が＋に帯電していることになる．

２．導体の抵抗を0とすると電気的に接続された導体は同電位となる。
　　このことから導体内部には電荷は存在しないことがいえる。（ガウスの定理）
　　したがって、導体が帯電しているときは電荷は導体表面にのみ存在する。
　　問題の金属板A，Bの電荷も互いに引き合っている側の表面に存在している．

３．+Q，－Qに帯電したコンデンサの＋Q極板を接地したとすると
　　接地というときは地球は導体と考えているので，＋極板と地球が接続されて
　　大きな＋極板となったわけである．接続前に地球は帯電していないとみなせるので
　　電荷をを含む大きな＋極板の電荷の総和は+Qである．
　　この電荷がどこに存在するかであるが，地球を含む導体表面で，
　　－極とのクーロン力が最も大きいのは元の金属板表面であるので，
　　接地しても電荷分布はほとんど変わらない．
　　※結局どちらの金属板を接地しても電荷が地球側に移動することはない．

４．金属板A,B間どちらを接地しても電荷分布は変わらず金属板間の電位差は＋５Vのまま．
　　「接地」ということばは，その点を電位0の基準点とするという意味だから
　　・金属板Aを電位０とすれば金属板Bは－５V，
　　・金属板Bを電位０とすれば金属板Aは＋５V，

補足．接地する前の金属板Aと金属板Bの地球に対する電位ですが，
　　　当然なにがしかの電位はあります．金属板BとβVであれば，金属板Aとは（β＋５）Vです．
　　　この電位は地球から金属板へ電子を運ぶエネルギー，あるいは，地球と金属板がなす
　　　コンデンサーの極板間電圧といってもよいのですが，金属板に帯電している電荷量だけでは
　　　決まりません．距離や間の空気などの物質（正確には電位分布）で変化します．
　　　接地するために金属板から導線を近づけると接地したときに電流が流れないことから
　　　その電位差はしだいに０に近づくと思われます．

この回答へのお礼

>接地というときは「＋極板」と「地球」が接続されて「大きな＋極板」となったわけである．接続前に地球は帯電していないとみなせるので電荷をを含む「大きな＋極板」の電荷の総和は+Qである
↑そう考えていくものなんですね

>この電荷がどこに存在するかであるが，地球を含む導体表面で，－極とのクーロン力が最も大きいのは元の金属板表面であるので，接地しても電荷分布はほとんど変わらない
↑この文章が理解出来ません。
電荷は、「地球を含む導体全面どこにでもいける」だけども、「－極とのクーロン力が最も大きいのは元の金属板表面であるので、接地しても電荷分布はほとんど変わらない」
との記述であると理解しました。
となると、導体内の電荷は互いに静電気力で反発し合い、等電位となるべく動くのではないのでしょうか？
なぜ、「－極とのクーロン力が最も大きくなる金属表面」にとどまり続けるのでしょう？
との疑問が出てきました

お礼日時：2015/02/22 17:04

No.8 回答者： ryumu 回答日時： 2015/02/19 22:59

> 求めるのはAB間の電位差ではなく、Bの電位ではないのですか？

Bの電位を求めるために、Aを接地したのでしょ？
A-B=5
で、A=0の時、Bは？
すでに回答済みのはずですが。

この回答へのお礼

求めるのは「AーB間」の電位差ではなく、「地球ーB間」の電位ではないのでしょうか？
という事は、「金属板Bの電荷」と「地球の電荷」…などで決まってくるのではないのでしょうか？

なぜ
「A-B=5
で、A=0の時、Bは－５」
みたいな事で導き出せるのでしょうか？

そこに至るまでを教えてください。

お礼日時：2015/02/22 17:11

No.7 回答者： ryumu 回答日時： 2015/02/17 22:52

大事な事が抜けています。

金属板には表と裏があります。

最初は、Aの表裏に正電荷、Bの表裏に負電荷が帯電してることになってますよね（図左）。
ここで、Aを接地すると（図右）、Aは電気的に中性になろうとするため、この場合、地球より負電荷が流れ込みます。
しかし、”金属板Bの電荷はそのまま”であり、金属板AとBは互いに面しているため、Bと面しているAの表面には変わらず正電荷が残ります（Bの負電荷に引き寄せられる）。
つまり、金属板Aは電荷総和では中性なのですが、金属板内で電荷の偏りが生じているのです。
従って、AB間の電場は変わりません。よって電位差も変わりません。

この回答へのお礼

>従って、AB間の電場は変わりません。よって電位差も変わりません。
求めるのはAB間の電位差ではなく、Bの電位ではないのですか？

お礼日時：2015/02/19 21:30

No.6 回答者： hillton 回答日時： 2015/02/16 00:45

もしかして、「電荷の移動」とごっちゃになっているのかな？

ここでは、「接地」しても電荷の移動は記述されてない以上、無いという事でどうでしょう。

この回答へのお礼

これは参考書に載っていた問題ですが、試験においての正解ではなく、あくまで「事象」として考えた時、
『地球は導体である以上、接地する事でAの正電荷は広がると思うのですが』
…この考えは誤りでしょうか？

試験としての話ではなく、世の中一般的に言って、
『「接地」とあっても電荷の移動が記述されなければ「電荷の移動は無い」』
とするものなのでしょうか？

試験においては、
『「接地」とあっても電荷の移動が記述されてない以上、無いという事』
になるのでしょうか？

お礼日時：2015/02/17 19:22