circuit_breaker の回答履歴

理想的な誘電体が充填された無損失同軸ケーブルに左端から直流波をステップ関数的に入力する系に関して質問させていただきます。 電磁波の先頭部は誘電率の平方根の逆数倍だけ光の速度より遅くなり右へ進みます。この時電磁波の先頭部の誘電体部分は突然分極することになり分極電流がデルタ関数的に発生します。この分極電流に直流波の磁界Ｂがステップ関数的に作用して誘電体媒質を電磁波の進行方向に押す力を発生するのではないかと考えています。この時の力は伝送電力に比例し、かつ電気感受率Ｋの平方根にほぼ比例して大きくなるという結果になったのでおかしいかなと感じています。誘電体媒質を前方に押す力は分極電流密度ｄP/dtと磁界Ｂのベクトル積を体積積分して求めました。結果は以下の様になりました。（係数1/2はデルタ関数とステップ関数の積分です） Ｆ＝(1/2*光速ｃ)伝送電力Ｐ＊電気感受率Ｋ/(誘電率）^0.5 ここで誘電率の平方根はステップ関数の時間微分によって導出されたものであり電磁波速度の誘電率による低下を示しています。 この力の反作用を直流電源が受け取るとも分極電流が存在しない部分の誘電体が感じるとも思えません。どこで力のバランスが取れているのでしょうか。わかり易い解説をお願いします。

電磁波が垂直に完全導体に入射し反射する場合の金属が受ける 力を計算したいのですが、簡単な例として真空中でｔ秒間の長さを持つ矩形直流パルスを考えます。このパルスの電界をE(0)磁界をH(0)とすると金属に入射した時からt秒間金属表面の磁界は反射波を重ね合わせて２H(0)となります。この時間間隔表面電流密度Jは電界の方向でその大きさはJ＝２H(0)で表すことができます。この電流に働く金属面を押す力即ちローレンツ力を単位面積あたりF＝J*B(0)とすると　B(0)＝２uH(0)　ですから　F＝４uH(0)^2 　　　となってしまいます。飛んでくる直流パルスの単位断面積あたりの運動量は　ｔ・[E*H]/c^2＝ｔ・uH^2　ですからt秒間の力は２倍して２uH(0)^2 になるはずなのですがどこが間違っているのか教えて頂けないでしょうか。勉強不足でスミマセン。 よろしくお願いします。

理想的な誘電体が充填された無損失同軸ケーブルに左端から直流波をステップ関数的に入力する系に関して質問させていただきます。 電磁波の先頭部は誘電率の平方根の逆数倍だけ光の速度より遅くなり右へ進みます。この時電磁波の先頭部の誘電体部分は突然分極することになり分極電流がデルタ関数的に発生します。この分極電流に直流波の磁界Ｂがステップ関数的に作用して誘電体媒質を電磁波の進行方向に押す力を発生するのではないかと考えています。この時の力は伝送電力に比例し、かつ電気感受率Ｋの平方根にほぼ比例して大きくなるという結果になったのでおかしいかなと感じています。誘電体媒質を前方に押す力は分極電流密度ｄP/dtと磁界Ｂのベクトル積を体積積分して求めました。結果は以下の様になりました。（係数1/2はデルタ関数とステップ関数の積分です） Ｆ＝(1/2*光速ｃ)伝送電力Ｐ＊電気感受率Ｋ/(誘電率）^0.5 ここで誘電率の平方根はステップ関数の時間微分によって導出されたものであり電磁波速度の誘電率による低下を示しています。 この力の反作用を直流電源が受け取るとも分極電流が存在しない部分の誘電体が感じるとも思えません。どこで力のバランスが取れているのでしょうか。わかり易い解説をお願いします。

太陽をぐるっと回るぐらいの長距離電線に豆電球を何個か直列に繋いで 電池とスイッチを地上に設定して回路を作ります。そのときの電球のともる順番は良く議論されています。地球から遠くの電球ほど遅くその時間遅れは光の速度程度であると頭の中では理解しています。ところで電力はどこを伝わるかということについては何か測定結果などが報告されているのでしょうか。あるいは等価な回路系を作って空間の電力流を測定することは出来るのでしょうか。実験で検証されてないものは単なる解釈の段階だと理解しても良いのでしょうか。実験手法にお詳しい方または思考実験にお詳しい方のご提案ご見解をよろしくお願いします。

上野の科学博物館でふと思いました。子供が回転椅子に座って一輪車を軸を水平にして両手で持ちます。次に説明員の方が椅子が回らないように脚で抑えて一輪車を強く垂直方向に回します。次に子供がゆっくり回転軸を垂直方向に立てると椅子がくるくる回りだします。逆に傾けると逆回転します。 　私が分からないのは一輪車は軸受けの摩擦でいつか止まりますが子供が軸を傾けたからといって特に回転が弱くなるとか早く止まったとは感じなかったことです。（これはあくまで目視で正確ではありませんが） 　角運動量保存則から基本的な動きは理解できますが椅子と子供がくるくる回る回転エネルギーはやはり乗っている人が仕事をした結果なのでしょか。それとも一輪車の回転エネルギーが伝わっていくのでしょうか。椅子を回すトルクの方向には支える強い力は必要ですが仕事をしているようには感じませんでした。（実は私も子供の後乗ってみました。）どなたか経験された方エネルギーの源とその理由を教えていただけませんでしょうか。

「同時性の不一致」は、ニュートン雑誌（７、9月号）などで説明しているのを読んでみましたが、僕のレベルでは下記のような状況の場合理解できません。教えてください。 【状況の仮定】　 　(1)　月に対して高速に近いスピードで進んでいるロケットの、先端と後方がら、ロケットに乗っている人から見て、同時に大きな質量の大砲の弾を 進行方向に対して、垂直同方向に放ったとします。 　(2)　ロケットは、弾の慣性力で、進行方向に対して、前後同時に弾の慣性力を受けるので、平行に移動し進行し続けると考えます。 　(3)　これを月にいる観測者からロケットを見た場合、弾は同時に発射されてないように見えるため、弾の発射による慣性力も、ロケットの先端と後方に同時に働かないのでしょうか。 　　この場合、 　　(3)-１　月から見ても、ロケットが進行方向に対して、平行に移動したように見えるのであれば、どの観測者から見ても、弾が同時に発射された証拠であり、ただ見た目に同時ではないだけなのではないでしょうか。これは、同時に発した音が遠いスピーカーと近いスピーカーの音が同時に聞こえないようなものではないのでしょうか。（雑誌には「光の到達時間の差分は考慮済みで同時ではない」と記載がありましたが） 　　(3)-２　月から見た場合、弾は同時に発射されないので、ロケットは進行方向に対して、前方と後方の弾の慣性力にも時間差があり、傾いた移動をするように見えるのでしょうか。 　月の観測者は、(3)-１、(3)-２どちらの状況で観測することになるのか、教えてください。

ブートストラップ回路について教えてください。 そもそもブートストラップの定義って何なんでしょうか？ 専門書を見ているとモータのドライブ回路の上段にコンデンサとダイオードをつけてドライブ能力を向上させる等の説明が書かれているのですが… また、初心者でもわかるようなサイトがあったら教えてください。

似たような質問が過去にあったのですが、知りたいことと少し回答がずれていたため、お尋ねいたします。 同じ距離を移動するのに要するエネルギーは重量が同じであれば同一のはずですよね。 それにも関わらず、自転車での移動は歩行よりかなり楽に感じます。自転車の重量を入れてもこれだけ楽なのは、自転車は歩行よりかなりエネルギー効率が良いと考えますが、その一番の要素はどこなのでしょうか？ たとえば、歩行は重力に反する上下の移動が加わっているからエネルギーを消費するのかな、と考えていましたが、これで良いのでしょうか？

似たような質問が過去にあったのですが、知りたいことと少し回答がずれていたため、お尋ねいたします。 同じ距離を移動するのに要するエネルギーは重量が同じであれば同一のはずですよね。 それにも関わらず、自転車での移動は歩行よりかなり楽に感じます。自転車の重量を入れてもこれだけ楽なのは、自転車は歩行よりかなりエネルギー効率が良いと考えますが、その一番の要素はどこなのでしょうか？ たとえば、歩行は重力に反する上下の移動が加わっているからエネルギーを消費するのかな、と考えていましたが、これで良いのでしょうか？

下記の問題を解く指針がわからずに困っています。 ---------------------------------------------------------------- (問) 厚さh=8[km]で、一定の密度ρ=0.65[kg/m^3]及び一定の比熱 C=1.0×10^3[Jkg^(-1)K^(-1)]を持つ気層がある。気層に吸収される 外部からの放射が一定で、また気層は黒体のように放射している。 これらがバランスしているため、気層は一定の温度To=270[K]に 保たれている。 ある瞬間に、（例えば水蒸気の凝結によって）温度が平衡温度Toから ΔTだけ上昇した。このあと、気層の温度は平衡温度Toまで低下していく。 気層の温度がTo+ΔTからTo+(ΔT/e)になるまでの時間はおよそいくらか。 ただし、温度T[K]の黒体は、単位面積から単位時間にσT^4[Jm^(-2)s^(-1)] のエネルギーを放射する。ここでσはステファン・ボルツマン定数と 呼ばれ、σ=5.7×10^(-8)[Jm^(-2)K^(-4)s^(-1)]である。気層内の温度は 常に一様であり、またΔT/To≪1 であるとする。 ---------------------------------------------------------------- (答) 6.0×10^5 秒（約１週間） ---------------------------------------------------------------- 問題の問い方から温度は指数関数的に減少するように思ったのですが、 どのように導くことができるのかわかりません。 熱伝導方程式を使うのでしょうか？ どなたかご教授ください。

電解コンデンサの極性について質問があります。 極性を間違えると破裂してしまいますが，２Ｖ程度の逆電圧であれば破壊することなく動作を続けると思います。 その場合，コンデンサはどのような特性を示すのでしょうか？ 容量が変化，ＥＳＲが変化　等，何が影響するか教えて頂けると助かります。

磁界の強さの計算で、クーロンの法則では磁極の周囲の透磁率の大きさに反比例するとなっています。しかし、アンペアの周回積分の法則やビオ・サバールの法則では、磁界の強さは電流の周囲の媒質には関係無く、透磁率には無関係となっています。 何故電流が磁束の源ときには、透磁率が無関係なのか納得できません。 できましたら、電磁気学の難しい公式でなく教えていただけるとありがたいのですが。

　電磁調理器では、渦電流によるジュール熱により発熱する。その為に使用する鍋は鉄である必要があると、どの本にも書かれています。発熱がヒステリシス損によるものであるのなら、それは納得できます。 　鍋で発生する電圧はレンツの法則？で、鍋の材質に関係無く一定ではないのですか？だとすればジュール熱は材質の抵抗値Ｒの減少よりも、電流Ｉの２乗の増加の影響を大きく受けて、ＦｅよりＡｌ，Ｃｕの方が多くなる気がするのですが、誰も納得できる説明をしてくれません。何方か教えてもらえませんか。

金属のパイプを使って打楽器を作ろうと思います。 いろいろ調べたのですが、音の振動数はパイプの長さの２乗に反比例すると書いてありました。なぜそうなるのでしょうか?基本的な原理から教えてください。

トランジスタ(2SC1815)の静特性を測りました。 エミッタ接地です。 VCE-VBE曲線の挙動が腑に落ちません。VCE増大で微妙ながらVBEが低下しています。IBが5μAではほぼフラットですが、10μA以上では皆そういう挙動です。この測定結果だとhre（電圧帰還率）が負になってしまいます。なお、他の特性（VCE-IC、IB-IC、IB-VBE）は妥当な挙動です。 教科書的にはVCE増大でVBE増大のはずですが、下手な測定をすると逆の結果になることもあるのでしょうか？どのへんに失敗がありそうでしょうか？それともほんとにこういうこともあるのでしょうか？ 手作り回路と測定系はかなり慎重に確認したのですが、どうもVBE測定に自信が持てません。なおVBE測定はデジタルテスタです。 （ＰＳ：上記VCEのCE、VBEのBE、IBのB等は、どれも、コレクタとかエミッタとかベースとかの意味の添え字です。） （ＰＰＳ：レポート課題提出の援助をお願いしているわけではありません。）

はじめて質問させていただきます。 地球を熱を通さない幕で覆い、十分に時間が経ったとしたとき、気温の鉛直分布はどのようになると考えられますか？　但し、内部からの熱の発生は無視できるとし、現在の全熱量を保存したまま分配すると考え、また、放射は関係しない大気であると仮定します。空気の運動はたぶん自転とともに動く剛体回転になるでしょう。 １つの答えの候補は等温になるです。これは孤立系の温度は一様になると考えられるから（重力があっても適用できるかどうかが問題？）ですが、温度の不均一があると、その不均一を使って仕事ができると考えられるからでもあります。例えば、等温以外の気温分布のとき、空高くまで届く金属棒（上下の端以外は断熱材で覆っておく）を立てると、熱伝導の違いからその金属棒は周囲と異なる温度になると考えられ、その温度差から仕事をすることが可能です。最終状態はそれができなくなる等温と考えられます。 しかし、この答えに以下のような疑問をもちました。ある時点で等温であったとし、各気体分子にそのときの高度の目印をつけたとします。時間が経ち、分子が混ざっていくと、下層には上から下りてきた分子が、上層には下から上がってきた分子が多くなると考えられます。このとき、重力の位置エネルギーと熱運動のエネルギーの和が保存するとしたら、下へ移動したものほど運動エネルギーが大きくなると考えられ、下層ほど暖かい分布になるような気もします。（圧力のことをどう考えるかが問題？） 結局、どのような温度分布になるべきか、わからなくなってしまいました。金属棒があるときとないときで温度分布が違うという答えもありうるかもしれませんが、どちらの場合でも成り立つ一般的な答えがあってほしい気がします。問題設定は単純なので、どこかの教科書にでも載っていそうなのですが、質問させていただきました。

電磁場中の電荷eを持った粒子の運動について ラグランジアンLが L=(m/2)*(x')^2+e{(1/c)*A・(x')-φ} で表されるらしい。 ((x')=dx/dt、A:ベクトルポテンシャル、φ:スカラーポテンシャル) これから、H=p・x-L、p=dL/d(x') を使ってハミルトニアンHを計算すると H=(1/2m)*{p-(e/c)*A}^2+eφ と見慣れたハミルトニアンがでてきます。 次に、オイラー-ラグランジュの方程式から運動方程式を求めると E=-∇φ-(1/c)*(dA/dt)　　(←偏微分) B=∇×A を使って m*(d^2x/dt^2)=e{E+(1/c)*(x')×B} となるのですが、 ここで、"1/c"の部分がよくわからんのです。 ローレンツ力は F=ev×B=e*(x')×B だからc(光速)がいらないような気がするんですが、 でもハミルトニアンはあってるしなぁ・・・ かといって光速があると、単位がおかしくなるし・・・ この辺うまく説明できる方よろしくお願いします。

電磁場中の電荷eを持った粒子の運動について ラグランジアンLが L=(m/2)*(x')^2+e{(1/c)*A・(x')-φ} で表されるらしい。 ((x')=dx/dt、A:ベクトルポテンシャル、φ:スカラーポテンシャル) これから、H=p・x-L、p=dL/d(x') を使ってハミルトニアンHを計算すると H=(1/2m)*{p-(e/c)*A}^2+eφ と見慣れたハミルトニアンがでてきます。 次に、オイラー-ラグランジュの方程式から運動方程式を求めると E=-∇φ-(1/c)*(dA/dt)　　(←偏微分) B=∇×A を使って m*(d^2x/dt^2)=e{E+(1/c)*(x')×B} となるのですが、 ここで、"1/c"の部分がよくわからんのです。 ローレンツ力は F=ev×B=e*(x')×B だからc(光速)がいらないような気がするんですが、 でもハミルトニアンはあってるしなぁ・・・ かといって光速があると、単位がおかしくなるし・・・ この辺うまく説明できる方よろしくお願いします。

回転する水平面上の中心にバネの一端を固定し，もう一端におもりを取り付けます。 　遠心力＝おもりの質量×角速度の２乗×回転半径 という式は合っていると思いますが，この式に従って考えると，質量の大きなおもりを取り付けた方がバネが良く伸びると思います。すると回転半径が大きくなおもりにはたらく遠心力＝質量×角速度の２乗×回転半径 り，遠心力が大きくなり，またバネを伸ばし・・・となり，いつまでたってもつり合わないのでしょうか？ 高校の物理の問題集などを見ると，同様の問題が掲載されており，バネの伸びを求めさせているので，どこかでつり合うような気がするのですが・・・ その問題集ではつり合うことが前提で， 　バネ定数×バネの伸び＝遠心力 という式がたててあります。 ちなみに，この質問は，前回質問した遠心分離器のしくみから派生した疑問を質問しています。 よろしくお願いします。

超伝導ループには磁束は侵入し得ないと思っていたのですが間違っているのでしょうか。（超伝導面に磁束が侵入できないというのは常識なんでしょうが、超伝導ループだとどうなんでしょう？） 次のような計算をしてみました。 コイル１があって交流電源をつなぎます。そこから磁束φ１を発生します。 近くに超伝導のコイル２があります。 結合係数はｋです。従ってコイル１からコイル２へはｋφ１の磁束が行きます。 コイル２に誘導する電流により磁束φ２ができます。 φ２がいくらか計算すると、期待する答えは－ｋφ１だったのですが、そうなりません。コイル１とコイル２とのインダクタンスが等しいときのみ－ｋφ１となりました。つまり一般には超伝導ループの中に磁束が侵入するという結果になってしまいました。 計算は普通の相互誘導の回路計算でコイル１とコイル２の電流を求め、磁束はインダクタンスに電流を掛けるだけで求めました。 目的は超伝導のことを調べるのではなく、ある電磁界計算をしていて、それが正しいかチェックするためにコイル２として全くロスのないケースを見てみたものです。