電荷と電流の間に働く力を求める式について

質問

こんにちは、
電荷と電荷の間に働く力を求める式は、クーロンの法則があります。
また、電流と電流の間に働く力を求める式も、見たことがあります。

では、電荷と電流の間に働く力を求めるには、どのような式を使えばよいのでしょうか？

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%83%BC%E3%83%AD%E3%83%B3%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87

回答No.2

imoriimori · ベストアンサー

「Iは電荷の流れなので、何らかの力が働くはずですが」
→「分極」の質問でも思ったのですが、基本的な勘違いをしているのではないかと。
電線を電流が流れるとき、そこには電子の移動があります。だからといってその電線が負電荷で帯電しているわけではありません。電荷としては中性です。
なぜかといえば、金属原子は自由電子を放出してしまっているので、陽子と電子数とがアンバランスで正イオンになっています。そして正イオンの金属原子は結晶構造に束縛されています。自由電子は動いて電流を流す。だけどその電線の中にはつねに等量の負電荷（伝導電子）と正イオン（金属原子）がある。電線全体としては正と負でトータルゼロの電荷です。電源から電子が送り込まれるから電子過剰では？と思うかも知れないけど、電源は電子を反対側から汲み出しています。電線の中はつねに正電荷と負電荷が等量。
ですから電線の電流と外部の電荷との間にはクーロン力は働きません。

ただし、外部の電荷ｑが速度vで動いていれば力が働きます。電流が電荷ｑの場所に作る磁場（磁束密度）をBとすれば、
F=qvB（ベクトル積ですが）という力です。ローレンツ力で調べてください。
ローレンツ力がわかりにくければ、動く電荷は電流だと思えば電流と電流との間に働く力があるわけで、それと同じものです。

お礼

お返事ありがとうございます。
わかりました。

回答No.3

Denkigishi

質問の意味は分かりました。この場合は、電線の分布形状と印加電圧FFによって形成される電界に、点電荷を掛ければ力が求まります。
電圧さえ印加されておれば、電流は流れていても流れていなくても同じです。

お礼

お返事ありがとうございます。
わかりました。

回答No.1

Denkigishi

電流は磁界を作り、磁荷に力を及ぼします。
電荷と電流の間に働く力というのは有りません。

お礼

ちょっと考えたのですが、ひょっとしたら、銅線の中を電子が流れても、少し離れた場所にある電子は反発力が働かないかもしれません。（実は、「本にそのような計算式が記載されていない。」ので質問しました。一見、力が働くように思えるのですが、、、）

では、たくさんの電子ビーム（１個の電子では無く、複数個の電子）が一直線に飛んでいる場合（銅線の中ではなく真空中の場合）、少し離れた場所にある電子は反発力が働くはずですが、これは、どのような式になるのでしょうか？

今度は、電子が止まっているか？運動しているかの？の違いだけなので、間違いなく、反発力は、発生するはずです。

補足

お返事ありがとうございます。

問題の説明不足だったかもしれません。

ある点に電荷“ｑ１”、別の距離”r”離れた点に、”q2”の電荷があれば

F=（k*q1*q2）/r^2　のクーロン力が働きます。

ある点に電荷“ｑ１”、別の　距離”r”離れた点に、”I”の電流が流れておれば、Iは電荷の流れなので、何らかの力が働くはずですが、その式は、どうなるでしょうか？