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「高校物理の箔検電器の問題です。」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • 帯電していない金属板Bが帯電している金属板Aに近づく事で、静電誘導が生じ、金属板Bの金属板Aの近い側に負電荷が遠い側に正電荷が生じます。
    この現象は静電誘導です。

    箔にある正電荷が金属板Aに移動するこの現象は何がどう作用して起きる現象なのでしょうか?

    No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2015/07/01 20:42

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A 回答 (8件)

基礎が理解できていないと、人の話も理解できません。


そういう状態がある、ということを認識し、また、それを克服すべきです。
なまじ物理の天才君であるより、良い勉強ができます。

その教材がその人にとって適切なレベルであれば15分で解ける物を、不適切であるが故に、3日考えても理解できないわけです。
時間効率は1/300。
レベルが不適切だと、本当に簡単にそのくらいのことが起きます。
しかし、その3日間で基礎教材をしっかりやれば、その問題が理解できるまでにはならなくても、かなりの基礎が埋まるのです。
そのうち、基礎なら理解できるようになる。
それから、教材のレベルを少しずつ上げていけば良い。
ところが、オーバースペック教材を使い続けると、時間ばかり浪費し、結局基礎も難しい問題も、解けるようにならないのです。
みんなが使う有名教材、などと使ってみても、いくら経っても殆ど力が付きません。
それを繰り返して、多浪する奴は、実在します。
もっと正確に言うと、多浪しているのに基礎から壊滅状態、という奴です。本当に居ます。
それでも基礎からやり直せばまだしも、まぁやらないんですねぇ。
結果、三浪目で基礎からやり直し、当然その学習レベルでは中堅大学すら苦しい、三浪して苦しい、となります。
本当です。1/300ならそんなことが起きても不思議では無いはずです。1年分に300年かかる、一生無理、というペースなのですから。
教材を見たら、それが自分にできる物なのかどうかを、しっかり判断しなければなりません。
易しすぎれば難易度を上げ、難しすぎれば難易度を下げる。
難易度を下げたら負け、では無い、勉強量増やし、そこから巻き返すのみです。
300倍は無理でも、2倍弱ならまだ可能でしょう。

力学はできますか?
力学ならできる、教科書参考書の記述や公式や基礎問題の通りに、世の中がそう見える、という状態になっているでしょうか。
人に依って、力学が飲み込みやすい、電磁気が飲み込みやすい、色々あるようです。
しかし、もし、力学もダメ、世の中が見えてない、というのであれば、完全に勉強方法を間違えています。
そういう人は当然、物理の天才君ではありません。彼らの真似をしても上手く行きません。
私は凡人ですから、教科書や解り易い参考書(こっちがメインか)と基礎問題を、グルグルグルグルしつこくしつこく繰り返したものです。解るまで、世の中がそう見えるまで、何度も繰り返す。粘る。
ちゃんと見えれば、難関大学の問題は、もう慣れの問題です。基礎と難関大学レベルが非常に近いのが、物理の特徴です。英語や数学とはその辺が違います。
もし力学ならしっかりできるのであれば、電磁気もそんな風に、まずは盤石の基礎を築くべきです。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時:2015/10/19 21:46

脇からごめんなさい。


 
>(1)の事で質問です。
「箔に生じている正電荷が、金属板Aに移る」
との事ですが、何がどのように作用して金属板Aの方に移るのでしょうか?

・No.1で,回答者さんは,はっきりと(明確に )
「静電誘導されることにより」と説明しておいでです。

>lupan344さんの回答はとても不明確です。
失礼ですが、電気に関する知識はどれぐらいお持ちなのでしょうか?
 
・回答者さんの回答に(知識に)ケチをつける前に,質問者さんこそ,人の話をしっかり聞く(しっかり読んで理解する)力をどれくらいお持ちなのですか?
高校物理の基礎知識はどのくらいお持ちなのでしょうか? 
・まず,検電器に関する問題に取り組む前に,またネットで(gooで )質問する前に,「静電誘導」について,教科書を読んでもいいし,ネットで検索でもいいし, よく理解しましょう。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時:2015/10/19 21:46

解答解説がさっぱり理解できない場合は、その教材のそのレベルについて行けていない、ということを意味します。


従ってその場合、もっと基礎的なことがスラスラできるようになってから、問題の難易度を上げる必要があります。
基礎ができないうちに難しいことばかりやり過ぎても、難しすぎるために理解できず、なにより理解するのに時間がかかり(そしてついには理解できず)、時間を大幅に無駄にし、勉強時間を割いているのにさっぱり伸びないということがあります。
物理は、闇雲に問題を解いて解法を覚えれば良いのではありません。
まずは、教科書参考書の内容や公式の通りに、世の中がそう見えるようになっていることが重要です。
世の中がそう見えているから式も立てられる、世の中がそう見えているから問題も正確に見えて式も立てられる、のです。
また、自学自習に於いては、自分が理解できない解答解説の教材を、使ってはいけません。
膨大な時間を無駄にします。
同じ高校3年間、同じようにちゃんと勉強時間を取っても(私のように勉強しない奴は論外として)、そこで大きく差が出ます。

あなたの返答では、自分はどこまで理解できているのか、が、ここを見ている人に一切判りません。
もっと簡単な例題から、あなたが何をどう理解しているか、相手に判るように書いてみると良いと思います。
なお、私は工学部を出ていますが、物理系では無いので、その辺りの話はすっかり忘れました。
(専門は勉強不足ですっかり忘れました。)
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この回答へのお礼

アドバイスありがとうございました。

お礼日時:2015/07/01 20:35

あなたは失礼な質問者だ。


Lupann344はかなり丁寧に素人向けに解説している・・・ややくどすぎるが、あなたが素人だ、と思うから長々と説明している。
これ位のことが分からないのだから、あなたは素人としか判断できないだろう。
私なら教科書を読めで終わり。
質問するにしても、質問する人の姿勢は大事。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時:2015/10/19 21:46

お礼ありがとうございます。


大学の工学部は卒業していますよ。
現在は、建築設備の設計をしています。
これで良いでしょうか?
丁寧に説明したつもりですが、お役に立てなくてすみません。
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この回答へのお礼

私の質問の仕方がまずかったようです。
(1)をする事によって、
『箔に集まっている正電荷 減少
 金属板Aの正電荷    増加』
となる。

この現象を、箔にある正電荷が金属板Aに移ると表現した時、
箔の正電荷に「作用したものは何?」そして「その力は何?」
それをずっと聞いています。

お礼日時:2015/07/01 20:33

お礼ありがとうございます。


金属板Bと金属円板Aとの間の静電誘導により、金属円板Aに正電荷が移動します。
静電誘導の大きさは、金属板Bと金属円板Aとの電位差、距離によります。
この回答への補足あり
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この回答へのお礼

lupan344さん
回答ありがとうございます。

>金属板Bと金属円板Aとの間の静電誘導により、金属円板Aに正電荷が移動します。
で、lupan344さんは何がどう作用して、「箔に生じている正電荷が、金属板Aに移る」
とおっしゃっているのでしょうか?

lupan344さんに質問です。
静電遮蔽の時といい、この度といい、他の質問の時といい、lupan344さんの回答はとても不明確です。
失礼ですが、電気に関する知識はどれぐらいお持ちなのでしょうか?
それほどお持ちでないのに、お手を煩わせるのも恐縮ですし、私も時間が惜しいです。
お互いの為に正直に聞かせて頂けないでしょうか?

お礼日時:2015/06/29 01:07

お礼ありがとうございます。


金属板Bは、金属円板Aが帯電している事による電界により静電誘導されます。
結果として、金属板Bの金属円板Aの側は、金属円板Aの電荷と反対の電荷が集まってきます。
この状態で金属板Bと金属円板Aとの間でコンデンサーが形成された事になります。
金属板Bは帯電していなかったので、箔検電器の金属円板Aとの間には電位差があります。
したがって、静電容量分電荷がさらに金属円板Aに移動します。
電極板Bが存在していない場合は、箔検電器の導体部分は、静電気の反発力のバランスによって、電荷分布は一定ではありません。(質問文の添付図の場合は、箔の部分に集中しています)
静電容量の変化により、金属円板Aの電荷密度は増える事になります。
何の力によるかと言う質問に対しては、静電誘導により移動すると言う事になります。
ただし、その影響はそれほど大きくないので、結果として移動する電荷の量はそれほど多くはないです。
したがって、箔の部分の電荷がわずかに減るので、その分、箔の開きは少なくなります。
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この回答へのお礼

lupan344さん
回答ありがとうございます。

で、何がどう作用して
「箔に生じている正電荷が、金属板Aに移る」
とおっしゃっているのでしょうか?

お礼日時:2015/06/29 00:35

(1)金属板Bが静電誘導される事により、検電器の電荷は、金属円板Aに集まる、検電器全体の電荷は変化しない、結果として、箔はやや閉じる。


箔検電器の電荷は、先端部(箔の部分)に集中して分布していたが、金属板Bが静電誘導された事により、金属円板Aに移動する。(金属板Bを近づけた事により、箔検電器と金属板Bでコンデンサーが形成され、充電されたと考えても良い)
(2)Bを接地した場合は、静電誘導されたーの電荷の反対側の+の電荷が接地側に逃げるので、電極板Bは結果としてーに帯電する。 したがって、(1)より静電誘導は強くなる。 金属円板Aには、(1)より+の電荷がより多く集まる、箔検電器の全体の電荷は変化しない、箔は(1)よりさらに閉じる。(金属板Bと金属円板Aとの間で形成されるコンデンサーの電位差が大きくなったと考えても良い)
(3)さらに、金属板Bを近づけた場合は、(2)より静電誘導は強くなる。 したがって、金属円板Aには、(2)より+の電荷がより多く集まる、箔検電器の全体の電荷は変わらない、箔は、(2)よりさらに閉じる。(金属板Bと金属円板Aとの間で形成されるコンデンサーの極板間の距離が(2)より短くなったと考えても良い)
整理すると以下のとおりとなる。
金属円板Aに集まる電荷の大きさ
(1)<(2)<(3)
箔検電器全体の電荷
(1)=(2)=(3)
箔の開きの大きさ
(1)>(2)>(3)
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この回答へのお礼

lupan344さん
回答ありがとうございます。

(1)の事で質問です。
「箔に生じている正電荷が、金属板Aに移る」
との事ですが、何がどのように作用して金属板Aの方に移るのでしょうか?

お礼日時:2015/06/28 23:12

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Q

【重要問題集93(2)より】
X→絶縁体をつけた金属板 
Y→検電器の金属板 
Z→箔          とする。
●検電器を正に帯電させてZを開かせておく。
帯電していないXをYの真上からXとYが平行になるようにして十分に近づける。
○正に帯電しているのでXの下側に負、上側に正の電荷が生じる
Xの下側の負電荷に反発して箔検電器内の電子がZに移動し、Zは電気的中性となり閉じる。
→検電器が正に帯電しているのに検電器内の電子が移動するとはどういうことなのでしょうか?
正の電荷に完全に帯電する事はないのでしょうか。だとしても、箔が中性になるくらい電子が残ってるとは限らないのではないでしょうか。。

●次にXを指で触れて接地した。
○ Xの電位は接地することによって0
●また、指を離した後にXとYを遠ざけた
○上側の正の電荷にひかれて接地することによって電子が入り込むので負に帯電。
→接地すると電子が増えるに電位が0なのはなぜなのでしょうか?

Aベストアンサー

>検電器が正に帯電しているのに検電器内の電子が移動するとはどういうことなのでしょうか?
正の電荷に完全に帯電する事はないのでしょうか。

「完全に正の電荷に帯電」とはおそらく負電荷=電子が全くない状態をイメージされているのだと思いますが、それはありえません。
物理をやっているということは化学もやっていると思いますが、金属結合を思い出してください。陽子の間に自由電子が存在するおかげで陽子が反発せずに「金属」として存在できるわけです。

「正・負に帯電」とは、イメージとしては次のようなことです。

帯電していない金属の正電荷を100、負電荷を100としましょう。このときはもちろん電気的に中性です。Xが始めこの状態ですね。

一方、箔検電器のはじめの状態は正に帯電していますね。これは、あらかじめ電子を逃がしてあって、正電荷100,負電荷90くらいになっていると考えられます。(あくまでイメージであり電荷の比は適当ですが・・・)
ここで、Y・Zにはともに正電荷50,負電荷45ずつあるとします。

よってXを近づけると、Xの上部は正50,負40、下部が正50,負60となり、Yの中の負電荷=電子が反発してZに移動し、Yは正50,負40、Zは正50,負50となり、Zが中性となって箔は閉じます。

この場合はうまいことZが中性になりましたが、もともとの電荷比が違っても“十分に”近づけることによって中性にすることができるでしょう。

ちなみに、電荷の変化を考えていますが、厳密には上記のように「電子」が移動していることも頭においておいてください。


>接地すると電子が増えるに電位が0なのはなぜなのでしょうか?
接地すると電位は0です。“電位”であり“電荷”ではありません。

>検電器が正に帯電しているのに検電器内の電子が移動するとはどういうことなのでしょうか?
正の電荷に完全に帯電する事はないのでしょうか。

「完全に正の電荷に帯電」とはおそらく負電荷=電子が全くない状態をイメージされているのだと思いますが、それはありえません。
物理をやっているということは化学もやっていると思いますが、金属結合を思い出してください。陽子の間に自由電子が存在するおかげで陽子が反発せずに「金属」として存在できるわけです。

「正・負に帯電」とは、イメージとしては次...続きを読む

Q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。

Aベストアンサー

[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。

Q箔検電器 正の電荷が動く?

 箔検電器についての質問を2つします。どなたか教えていただければ幸いです。

 箔検電器の箔の開閉を記述する場合、「正の電荷が移動する」といってもいいのでしょうか。
 
箔検電器は、自由電子が様々に移動して正負の電荷が箔に偏り、開いたり閉じたりするとの説明はわかりました。が、問題集を見てみますと、「正の電荷が移動すると考えてよい。」と、書いてあります。確かに、正の電荷が移動すると考えたほうが、すっきりと話しできる場合もあります。が、だからと言って、「正の電荷が移動する」と言ってしまうのは、なんだか気が引けます。

 負の電荷の移動は、負の電気を持った荷電粒子(電子)の物体もろとも移動する。
 正の電荷の移動は、物体としての正の電荷をもった原子核は移動しないけれども、電荷のみが移動している。
 とでも考えればよいのでしょうか?

Aベストアンサー

解説に、回答が載っています。

「正負の電荷が箔に"偏り"、開いたり閉じたりする」のがハク検電器で見られる現象です。
ハクの開閉は、"電荷の偏り"に原因があるのです。この"偏り"こそが注目すべきことであって、どのようなキャリヤが実際に移動したかは、二の次三の次なのです。

>正の電荷が移動すると考えたほうが、すっきりと話しできる場合

それなら迷わず、「正の電荷が移動する」として説明しましょう。そのように説明しても、誤答とか減点の対象になることはありません。
 
もちろん、ハク検電器の主要部分は金属でできていますから、キャリヤが自由電子であることは明白です。それゆえ、煩雑になることを厭わずに、自由電子の移動ですべてを説明して構わないです。でも、それこそが唯一の正解なのだとまで思い詰める必要は無いでしょう。


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