高校物理（静電遮蔽）の問題です。

添付ファイルの（３）の問題の事で質問です。

カ　に入る言葉は　「閉じた」
キ　に入る言葉は　「静電遮蔽」　なのですが、
私は「エボナイト棒と金属板の間に金網を一枚入れたところで、箔の開きに変化はないだろう。金網で箔検電器を囲うなら、静電遮蔽が起こり、導体内部の中空部分は外部の電界の影響を受けないけど。」
と考え、
カ　に入る言葉を　開きを変えなかった
を選び、その結果間違いでした。

この問題の解法としては、
『問題分にある「網を手に持って、棒と金属板の間に、それらに触れないようにしてさし込むと…」というのは、「金網で囲うと…」と捉えていかなければならなかった』
という事で間違いないですよね？

そして本来は、エボナイト棒と金属板の間に金網を一枚入れたところで、箔検電器が囲われてなければ静電遮蔽は起きないですよね？

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

• 光源と板の周囲を結ぶ直線
  とはどういう意味でしょうか？
  
  の間違いでした。
  申し訳ありません。

  No.5の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/06/27 22:52

• lupan344さん
  ありがとうございます。
  失礼ですが、静電遮蔽を理解されていないように思います。
  静電遮蔽とは、「導体の中空部分では、導体外部の電界は作用しない」という現象です。
  導体一枚を挟んだだけでは、電界が生じると思います。

    補足日時：2015/06/28 18:31

No.9 回答者： lupan344 回答日時： 2015/06/29 00:39

お礼ありがとうございます。

どうも、堂々巡りになっているようですが、接地された金網をエボナイト棒と箔検電器の電極の間に入れた場合は、電界が変化します。
エボナイト棒と金網の間に静電誘導が起きますが、金網は接地されているので、結果としてエボナイト棒の帯電と逆の電荷で帯電します。
したがって、この瞬間に、箔検電器はエボナイト棒と同じ電荷に静電誘導されます。
エボナイト棒がーに帯電している場合は、接地された金網は＋に帯電します。
金網をいれるまでは、箔検電器の電極板には、静電誘導により、＋の電荷が集まっていました。
接地された金網を入れた瞬間、箔検電器は金網が帯電した事により、－の電荷が集まる事になります。
そうなった場合は、金網を入れた瞬間に、箔は閉じて、しばらくしたら、また箔は開く事になります。
実際は、そうはならないです。
なぜならば、接地された金網が帯電するのは、エボナイト棒が作る電界を打ち消す為だからです。
したがって、エボナイト棒が作る電界と帯電した金網が作る電界はバランスしてしまって、箔検電器の電極板には、ほとんど影響を与える事は出来なくなります。
この現象も静電遮蔽と言えると思います。
少なくとも、エボナイト棒が作る電界では、その程度の影響しか与えられないと言う事です。
もっと強い電界を与えれば、箔検電器全体を静電遮蔽しないと箔検電器の箔が開くのを止める事は出来ないかもしれません。

この回答へのお礼

コメントありがとうございます。
図で示してみてもらえないでしょうか？

お礼日時：2015/07/01 20:17

No.8 回答者： lupan344 回答日時： 2015/06/28 22:56

補足ありがとうございます。

静電遮蔽をそのように理解されているならば、回答する必要は無いかと思いますが。
接地された金網がエボナイト棒と箔検電器の間に挿入される事によって、静電誘導の度合いは変化します。
結果として、箔検電器の箔は閉じます。
これを静電遮蔽と呼べないと言うならば、その通りでしょうが、接地された金網が入る事によって、エボナイト棒と箔検電器の電極板の間の電界は変化します。
これは、どう呼べば良いと思いますか？
添付された問題の解答は、何が正しいと思いますか？

この回答へのお礼

lupan344さん
回答ありがとうございます。

>>接地された金網がエボナイト棒と箔検電器の間に挿入される事によって、静電誘導の度合いは変化します。
私は、
「エボナイト棒と金属板の間に金網を一枚入れたところで、箔の開きに変化はないだろう。金網で箔検電器を囲うなら、静電遮蔽が起こり、導体内部の中空部分は外部の電界の影響を受けない。」
と考えています。
金網一枚差し込んでみたところで、静電遮蔽は起きないのではないでしょうか？

>>添付された問題の解答は、何が正しいと思いますか？
そうなんです。この問題の正解は、箔は閉じ、静電遮蔽が作用する、というものなのです。
ですので、最初の質問文を書くに至るわけです。

この問題の解法としては、
『問題分にある「網を手に持って、棒と金属板の間に、それらに触れないようにしてさし込むと…」というのは、「金網で囲うと…」と捉えていかなければならなかった』
という事で間違いないですよね？

そして本来は、エボナイト棒と金属板の間に金網を一枚入れたところで、箔検電器が囲われてなければ静電遮蔽は起きないですよね？

という具合に。

お礼日時：2015/06/28 23:51

No.7 回答者： lupan344 回答日時： 2015/06/27 23:44

お礼ありがとうございます。

そういう事です。

No.6 回答者： lupan344 回答日時： 2015/06/27 22:56

お礼ありがとうございます。

イメージは添付の図のような感じです。（Pが光源で、Oがある円板が光線を遮る板、Hがあるグレーの部分が影です）

この回答へのお礼

円板によって遮られた格好になる、Hがあるグレー部分に、
箔検電器の金属板が入っていれば、静電遮蔽が生じて、
その結果、箔が閉じる。

そういう事でしょうか？

お礼日時：2015/06/27 23:23

No.5 回答者： lupan344 回答日時： 2015/06/27 22:09

お礼ありがとうございます。

イメージとしては、エボナイト棒を光源と考えて、金網を光線をさえぎる板と捉えてみてください。
光源から発した光は、板で遮られて、光源と板の周囲を結ぶ直線の延長の内側には到達できません。
静電遮蔽も同じイメージと考えてください。
問題の場合は、エボナイト棒の帯電している電荷だけで電界が出来ているので、そのように考えて問題無いです。
一様な電界の中にある場合は、全体を静電遮蔽しないと、いけないので、まわりをすべて囲まなければいけません。
強電界からの電磁シールドなどでは、すべてを囲む必要があります。

この回答へのお礼

光源板の周囲を結ぶ直線
とはどういう意味でしょうか？

お礼日時：2015/06/27 22:33

No.4 回答者： lupan344 回答日時： 2015/06/27 21:17

お礼ありがとうございます。

（１）は間違いです。　問題文にはそのように記載されていないので、素直に金網は、電極板を覆う程度と捉えて間違いないです。（正確には、エボナイト棒と金網の周囲を結んだ線が電極板の外側になる程度の金網で充分です）
普通は、箔検電器を覆う場合は、差し込むとは表現しないです。
（２）エボナイト棒と金網の周囲を結んだ直線の延長に電極板が無い場合は、静電誘導は無いです。　つまり、その程度の金網をエボナイト棒と電極板の間において、手で触れていれば、静電遮蔽はおきます。
質問では、（１）は間違いか、間違いでないかなので、間違いが回答です。
（２）は、エボナイト棒と電極板に手でふれた金網を入れたら静電遮蔽が起きるかが質問ですから、電極板を充分に覆う金網であれば、静電遮蔽はおきます。
添付された問題に金網の大きさが書いていないのは確かですが、少なくとも電極板を覆う程度の金網でなければ、問題にはならないと思います。（箔検電器まで覆うほど巨大な金網である必要は無いです）

この回答へのお礼

lupan344さん
回答ありがとうございます。

だいたい理解出来ましたが、一部分わからなかったところがあります。
「エボナイト棒と金網の周囲を結んだ直線の延長」とはどういう意味でしょうか？
今一つ画像が浮かびません。（特に金網の周囲というところが…）

時間があるときで結構ですので、また教えてください。よろしくお願いします。

お礼日時：2015/06/27 21:32

No.3 回答者： lupan344 回答日時： 2015/06/27 19:27

質問の答えを書きます。

エボナイト棒と電極板の間に金網を入れれば、静電遮蔽により、箔は閉じます。
これで良いでしょうか？
箔検電器をすべて覆わなくても、この実験の場合は電極板が静電遮蔽されれば、箔は閉じます。
実際に実験してみればわかりますよ。
理由は、最初の回答に書いた通りです。

この回答へのお礼

1)『問題分にある「網を手に持って、棒と金属板の間に、それらに触れないようにしてさし込むと…」というのは、「金網で囲うと…」と捉えていかなければならなかった』
という事で、間違いないでしょうか？それとも間違いでしょうか？

2)本来は、エボナイト棒と金属板の間に金網を一枚入れたところで、箔検電器が囲われてなければ静電遮蔽は起きないですよね？
それとも起きるのでしょうか？

1)の質問も2)の質問も二つに一つです。どっちですか？

お礼日時：2015/06/27 19:58

No.2 回答者： lupan344 回答日時： 2015/06/27 17:11

質問文の回答では無いですが、（4）はどのように現象を解釈されましたか？

エボナイト棒の電界により箔も静電誘導されたと解釈した場合は、この現象の説明が出来ません。
箔も＋の電荷だった場合は、箔の電荷は人体に移りません。
この現象は、静電誘導により箔にかたよったーの電荷を人体に逃がして、結果として、箔に電荷がかたよらないようにします。（したがって、箔は閉じます）→人体が＋の電荷を電極板に与えると解釈してもかまいません。（結果として箔にかたよっていたーの電荷は無くなります）
指をはなしてから、エボナイト棒を遠ざけると、静電誘導現象は消えます。
すると、電極棒に帯電していた＋電荷は、導体表面に分散します。
結果として、箔は＋に帯電するので、開きます。

No.1 回答者： lupan344 回答日時： 2015/06/27 16:47

問題文の現象の捉え方が間違っているんだと思います。

この問題の場合は、静電誘導を受けているのは、電極板だけだと考えないといけません。
箔に関しては、電極板が静電誘導された為に電荷が移動して、結果として箔が開くと考えるべきです。
箔は、ガラス瓶の中に入っているので、電極板とは静電誘導の大きさが大きく異なります。
むしろ、箔の方がエボナイト棒の電界の影響を受けないから、この実験が成り立つんです。
仮に電極と箔がエボナイト棒の電界の影響によって静電誘導された場合は、電極板と箔は同じ電荷を持ちます。
この場合は、＋の電荷になります。
問題文の解答はーの電荷を持つ事になっていませんか？
次に金網で静電遮蔽した場合に、箔は閉じます。（この結果自体が箔がエボナイト棒の電界の影響を受けていなかった事を意味します）
ですから、問題文の捉え方が間違っていたと言う事です。
あくまで、問題文は、起きた現象（ここが大事です）をどのように解釈するかを問題にしています。
問題を整理すると、実験では次の現象が起きました。
１．エボナイト棒を布でこすった
２．ガラス瓶で作った実験装置の電極にエボナイト棒を近づけたら、箔が開いた
３．エボナイト棒と電極の間に手で触れた金網を入れたら、箔が閉じた
これらは、実験で起きた事実です。
ですから、これが間違っていると言う事は出来ないんです。
実験からわかる事を考えるのが物理学です。
現象が間違っていると言ったら、物理学が成り立たないんですよ。
実験結果からわかる事は、エボナイト棒を布でこすると帯電する事。
実験装置の電極にエボナイト棒を近づけると静電誘導が起きる事。
エボナイト棒と電極の間に金網を入れると、現象が無くなった。（静電誘導が起きなくなった→静電遮蔽された）
以上です。
現象が起きているのに、起きないと答えるのは間違いですよ。
むしろ、起きないと考えた事が起きた場合は、考え方に間違いがあったと解釈するのが、科学だと思います。

この回答へのお礼

コメントありがとうございます。
質問に対しての答えとなっていません。
このような事を書かざるをえず、私も残念でなりません。

お礼日時：2015/06/27 17:30