等速円運動

質問

例えば水素で陽子の周りを電子が円運動すると本などによく書いてありますが・・・

このときになぜ円運動するのでしょうか？磁場が発生しているのでしょうか？
実際は、回転運動をすると電磁波を出しエネルギーを失ってしまい破綻というのは知っています。

例えば2平面で正の電荷を帯びた粒子をおき、その後負の電荷を距離を置いておくと、この負の粒子は円運動するのですか？　（正の電荷が重く動かないとすると）

回答No.2

dahho · ベストアンサー

量子力学まで考えると＃1のおっしゃる通りですので、古典電磁気学の範囲で答えますと、

質問の例のように１平面内に正の電荷を固定し、自由な負の電荷を置くとそのまま一直線に正の電荷に向かって動き、（もしぶつからずに、すり抜けられるなら）勢いがついているので反対側まで行きまた引き寄せられて戻ってくる、という運動の繰り返しになります。

負の電荷を置くときにスピードをつけてやると、円運動や楕円運動をします。

電気でも重力でも同じ逆2乗側に従いますので、この問題は月が地球の周りを回ったり、人工衛星が回るのと（数学的には）まったく同じ軌道になります。

量子力学を考慮した、水素原子の場合には電子の運動に量子力学的制限が加わって完全に自由には動けませんが、それでも電子を置いたときに付けた勢い（角運動量）に応じて球対称以外の軌道(p軌道）いろいろな動きをします。ちなみに水素原子の球対称な軌道(1s軌道)は運動量を持たず、回っていません。古典的に考えれば上に描いたように中心をすり抜ける軌道に対応します。

お礼

回答ありがとうございます。

スピードをつけると円運動をするのかということが
知りたかったのです

ありがとうございました。

回答No.3

ency

> 例えば2平面で正の電荷を帯びた粒子をおき、その後負の電荷を距離を置いておくと、
> この負の粒子は円運動するのですか？

正電荷と負電荷の間に作用する引力が向心力となって、等速円運動する。。。
古典力学の範囲で考えるのであれば、こうなると思うのですが、いかがでしょうか。

お礼

回答ありがとうございました。

私もそのように思ったのですが、円運動する始まりは何が原因だったのかなと思い質問したのです。

はじめから磁場があれば、円運動するのは納得できるのですが、・・いろいろ考えるとはまってしまいますね。

昔の学者さんはどのように考えたのでしょうかね？

回答No.1

kfir2001

「水素で陽子の周りを電子が円運動する」と書いてあるのは、あくまでイメージとしてです。
実際には、量子的ふるまいをしていますから、回転運動していると考えるのは誤りです。円運動なんかしていないのです。

「例えば…円運動するのですか？」という質問ですが、そんなことはありえません。
角運動量の保存というは、ご存知ですね？

お礼

回答ありがとうございます。