磁力とエネルギーについて

質問

高校生レベルで考えていたのですが、解決できそうにないので、どなたかご教授願います。

エネルギー保存則によると、世の中のエネルギーの総和は変わらないとされていますが、重力に逆らう向きの磁力によって得た位置エネルギーは、どんなエネルギーが変換されて発生したのでしょうか。

物質が磁力によって引き付けられても、磁石の発生する磁力は変わらないように思います。

また、同様のことが重力においても考えられると思いますが、どうなのでしょうか？

どなたかよろしくお願いします。

回答No.3

nta · ベストアンサー

No2です。
　古典論的にいえばそのとおり、重力場から運動エネルギーが生み出されたことになるのだから、物体を含む重力場全体からは、与えた運動エネルギーに等しいポテンシャル（位置エネルギー）が失われたとします。

・では　重力と「加速による力」には差があるのか？
　いや　なんら違いはなさそうである。
・じゃ、質量のない光は静止系（地球）からみても加速系（ロケットの中）からみて加速による力の影響を受けないようにまっすぐに描けるか。
・（地球人）うーん曲がってないと作図できそうにない！

参考URL：

http://homepage2.nifty.com/einstein/contents/relativity/contents/relativity8.html

回答No.2

nta

たとえば電子は重さがあり、さらに電荷をもっています。重力場と電磁場の両方の相互作用を受けエネルギーの授受をするとともに、一方の場から他方の場のエネルギーへの転換も行います。電子が電界に引かれて加速する姿を見て、電磁エネルギーから位置ポテンシャルエネルギーに転換されたとは表現しても、電磁エネルギーが重力場を生んだとは表現されません。

補足

詳しい説明、ありがとうございます。

あらゆる重力場の影響をあまり受けていない状態から、重力場の影響を受けて加速したとすると、新たに運動エネルギーが発生しと考えてよいのでしょうか？
それとも、元々あった重力場のエネルギーを分け与えられたのでしょうか？

回答No.1

tetsumyi

重力は位置エネルギーの結果と言うより相対性理論によれば3次元空間の時間的な歪みと考えられています。
磁力、電気力は電磁気的な歪みと考えて良いのではないでしょうか。
重力と同様に電磁気的な位置エネルギーを持つことになります。

残念ながら現在のところ、空間と電磁気に関しての統一的な理論は確立されていなくて、物理学の最も基本的な重要課題となっています。

補足

早速の丁寧なご回答ありがとうございます。

磁力を発生している物質も重力場を生んでいて、惑星と惑星の間に物質があるのと同じように考えていいのでしょうか？