ベストアンサー 電束を求める問題についてです。 2008/06/01 15:57 次の電荷によってr=2.5mの球表面から放出される前電束を求めよ。 (a)z軸上ρL=1/(z^2+1)nC/mの線電荷 答えは2.38nCとなるようですが、やり方が良くわかりません 教えてください みんなの回答 (1) 専門家の回答 質問者が選んだベストアンサー ベストアンサー ojisan7 ベストアンサー率47% (489/1029) 2008/06/01 16:58 回答No.1 全電束はガウスの定理で求めますよね。z軸上で-rからrまでの範囲にある全電荷が全電束に等しくなります。あとは、単純な積分計算です。高校3年生レベルの積分の知識があれば求めることができるでしょう。ただし、逆三角関数ArcTanの数値計算は関数電卓で求めてください。 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育自然科学物理学 関連するQ&A 電束密度 次の問題と答えについて教えてください。 球座標の原点に、点電荷Q=2000pCがある。r=1mの球表面に電荷密度p=40paipC/m2で電荷が分布している。r>2mにおける電束密度D=0となるとき、r=2mの球面の電荷密度が何か。答え -71.2pC 原点に集中したとする電荷が0になるようにしたら良いのでしょうか、良く分かりません。 電束密度 ある問題集の電束密度の問題ですが、教えてください。 円柱座標で、r<=a, z=0 の円盤が、電荷密度 p(r,theta)で表せる電荷を帯びている。zが円盤に非常に近いとき(0<z<<a)、適当なガウス曲面を使って近似的な電束密度Dの値を求めよ。(答え。0.5p(0,theta)) 電束の計算 25μCの電荷が原点にある、次の部分が通る電束を計算せよ。 (a)r=20cmの球でθ=0からπ,φ=0から2/πで区切られる領域 (b)ρ=0.8m,z=±0.5mの閉じた表面 (c)平面z=4m という問題なのですが僕は、 (a)領域は球体の1/4なので25/4=6.25[μC] (b)領域は原点を含んでいるので25[μC] (c)上半分なので25/2=12.5[μC] として求めたのですがこのような解き方でよいのでしょうか? もっと良い解き方があれば教えてください。 よろしくお願いします。 天文学のお話。日本ではどのように考えられていた? OKWAVE コラム 大学物理の問題を教えてほしいです z軸に沿って無限に長い線電荷が電荷密度 ρL [C/m]でz軸上にある。z軸から、距離r離れたところの電場を求めよ。 電荷の分布が、-5[m]から、1[m]まで、 ρLが 1[C/m]のとき、r= 1[m]の位置での点Pの電場ベクトルを計算せよ。 まず、r方向成分の値を計算して答えよ。 同様の z方向成分を答えよ。 r方向とz方向での計算の違いがわからないので教えてほしいです あとついでに答えも教えてもらえると助かります 電束密度Dと表面電荷密度ρ(C/m^2)の関係はどうなりますか? 電束密度Dと表面電荷密度ρ(C/m^2)の関係はどうなりますか? また、電束密度Dと体積電荷密度σ(C/m^3)の関係はどうなりますか? 電磁気の問題について 電磁気の問題について質問させていただきます。 真空中に電荷Qっを帯電させた半径aの導体球がある。誘電率をε0としたとき以下の問いに答えよ。 (1) 導体休の中心から距離をrとしたとき、この導体球内の電場の大きさEin(r)と導体休外側の電場の 大きさEout(r)をそれぞれ求めよ。 (2) この導体球の電位φを求めよ。ただし、導体球表面の電位を基準とする。 (3) 電荷qの・電荷が導体休の外側にあるとき、この点電荷に働くクーロン力vec(F)を成分で表せ。ただし、点電荷の位置ベクトルをvec(x) = (x,y,z)tとする。 ※vec()はベクトル、()tは転置を表します。 (1)の答えは導体球なので Ein(r) = 0 、 Eout(r) = Q/(4*π*ε0*r^2) (3)の答えは vec(F) = q*Q/(4*π*ε0*(x^2+y^2+z^2)^(3/2))*(x,y,z)t で合っていますでしょうか? (2)については、「表面を電位の基準とする」というのは表面を接地するということなのでしょうか? また、導体球の電位とは何を意味しているのでしょうか? 教科書では、無限遠点を電位の基準として、そこから単位電荷ある点まで移動させたときにした仕事が電位(静電ポテンシャル)であると習ったので、導体の電位というのが何をさせているのかわからなくなってしまいました。 回答よろしくお願いいたします。 電荷面密度 誘電率がε1の誘電体のなかに 半径aの導体球が電荷Qを持っているとき。 中心からrの距離での誘電体内での電束密度D の大きさがその距離での電界Eを用いて、 D=ε1・E となる。ところまではわかるのですが、 次に、導体表面の電荷面密度は導体表面上の電束密度の 法線成分に等しいので、導体表面上の電荷面密度は? というところの電荷面密度が求められません。 その前に「導体表面の電荷面密度は導体表面上の電束密度の 法線成分に等しいので」という文章がどういう意味なのか わかりません。 どなたかわかる方いらっしゃいましたらお願いします。 編入試験の過去問より こんにちは、某国立大学で今年編入試験を受ける予定のものです。 物理の問題でわからない問題があったので質問させていただきます。 問題は:図1のように、半径a[m]の無限に長い導線がx=0,z=h[m](h>a) に沿っておかれている。導線には線電荷密度+РL[C/m]の電荷が存在 する。z=0面は電位V=0[V]の導電面であり、z>0の空間は比誘電率 εrの誘電体で満たされている。 a) P(0,0,z)点における電束密度を求めなさいという問題で、 半径h-zの円柱の側面の長さ1[m]の部分から電束が出ていると考えて 自分で考えたところРL/2π(h-z)となったのですがあっていますか? あと、d)導線-導電面間の単位長さ当りの静電容量Cを求めなさいという 問題が全然わかりません。よろしくお願いします。 電界の求め方について z軸上のz=-L/2[m]からz=L/2[m]までの線電荷密度ρ[c/m]で一様に分布した長さLの直線電荷について、直線電荷の中心から軸に沿ってz[m]離れた位置における電界Eを求めよ。という問題で、E=ρ/4πε×L/{z^2-(L/2)^2}[V/m]となるみたいなんですが、どうしたらL/{z^2-(L/2)^2}が出てくるかがわかりません。よかったら教えてください。 電磁気学に関する問題です 半径r_1(rに下付きで1、以後下付きの文字や数字の前には_をつける)[m]、誘電率ε_1[F/m]の誘電体球と、内半径r_2[m]、外半径r_3[m]の中空導体球が、ともに座標原点を中心として置かれている。誘電体球は電化密度ρ[C/m^3]で一様に帯電しており、中空導体球は帯電していないものとする。自由空間の誘電率をε_0[F/m]として、以下の問いに答えよ。 (図が書けないので補足しておきます。r_1<r_2<r_3となっており、中空導体球の中に誘電体球があるようなイメージです。) 1.中空導体球の内側及び外側表面には電荷が発生する。それぞれの面電荷密度σ_i[C/m^2]およびσ_o[C/m^2]を求めよ。 2.原点からr[m]の点における外向き電界強度E(r)[V/m]を、0<r<r_1、r_1<r<r_2、r_2<r<r_3、r_3<rのそれぞれの場合について数式で表せ。 3.次に中空導体球を抵抗R[Ω]を介して接地した。このとき、接地した瞬間から測った時刻t[s]に対して、抵抗を流れる電流i(t)[A]が i(t)=i(0)exp(-αt) (t≧0) となることを導け。ただしαはある定数であり、大地の電位は常に0[V]である。 導体球と誘電体球を、どのように同時に考えたらいいのか分からず、 困っています。 中空導体球の中に導体球がある場合などについては、参考書で見かけたのですが…。 かなり図書館で色々な本を見てみたのですが、だいたいどの本も 誘電体と導体の話が別々に書いてあります。 中空導体球の中に誘電体球、このような場合どのように考えたらいいのでしょうか。 中空導体球と、誘電体球の相互関係はないのでしょうか。 ないのなら、中空導体球の問題1.は中空導体球だけで考え、2.は・・・ r_1<r<r_2のときは・・・ 混乱してきました。 どなたか、ヒントまたは助力、お願いします。。。 導体球と磁気双極子モーメント 半径Rの導体球がある。この導体球は帯電していて、その静電ポテンシャルはVである。そして、この帯電導体球は一定の角速度ωで回転している。 (i) 導体表面の表面電荷密度σ(C/m^2)を求めよ。 (ii) 次に、この導体球の表面電流密度α(A/m)をθの関数として求めよ。 (iii) 導体球の内部では、磁束密度はz成分しか持たず、大きさはどこでも一定であることを示せ。また、この大きさB_zを求めよ。 (iv) 半径a、電流値 I の円環電流の磁気双極子モーメントmの大きさは、m = IS = I(πa^2) である。今回の導体球の向きと大きさを求めよ。 (i)では、V=k(σ4πR^2)/R から、σ=V/4πkR と求めてみましたが、(ii)以降がいまいちつかめません。θの関数でどう表示したらいいのでしょうか?(問題が多いので、解答してくださる範囲で大丈夫です。 よろしくお願いします。) 電磁気学 ガウスの法則 今電磁気学を学んでいて、 0.25μCの点電荷がr=0の位置に分布していて、一様の表面電荷密度がr=1cmで2mC/m2分布しているときのr=0.5cmとr=1.5cmのときの電束密度を求める問題があるのですが、 r=0.5cmのときはD=Q/4πr2で求めれたんですが、r=1.5cmのときは求められず解き方がわかりません。 やはりr=1cmでの電荷密度が関係してくるのですか? 基礎的なところかもしれないですけど、よかったらヒントだけでも教えていただきたいです。 よろしくお願いします。 日本史の転換点?:赤穂浪士、池田屋事件、禁門の変に見る武士の忠義と正義 OKWAVE コラム 電磁気学の問題で教えてほしい所があるのですが・・・ 半径aの導体球の表面に電荷が分布している。その表面の電位がVaであるとき、導体球の中心から距離rの点の電位Vrは次の関係式になることを示せ。 a Vr=---Va r この問題がわかりません。。。教えてもらえたらありがたいです。よろしくお願いします。 電磁気の電位を求める問題を教えてください。 電磁気の問題が分からないので教えてください。 以下の図において Q1= +1pC,Q2= -10pCの電荷をもち、 長さ1mの線ρLに +10pc/mかあるとき、 正方形の中央点Pの電位を線積分を用いて求めよ。 答えは +43mVなのですが 式がわかりません。。。 分かりやすい説明をお願いします。。 電位と電荷密度 球座標系で表される電位φ φ(r)=(q/4πε0)×{exp(-r/a)}/r がある.ただし,rは動径,ε0は真空誘電率,qは電荷,aは基準長さである. (1)この電位を作る電荷密度分布ρ(r)をr>0の範囲で求めよ. という問題があります.これは,φをrで微分して電界Eを求め,そこからρを求めるという方法であっていますでしょうか?私の計算ではρ=(3q/4π)×{exp(-r/a)}/r^2×(1/r+1/a)となりました. (2)(1)で得たρを,r = 0を除く全空間で積分し,総電荷Qを求めよ.という問題では,積分範囲は何から何までにすればいいのでしょうか? また,(3)r = ∞の球表面における電束を求めることにより,原点r = 0にどのような電荷があるか求めよ.という問題も,どのように考えたらいいのか全くわからなくて困っています.よろしくお願いします. 電磁気学、同心球の問題、広島大編入試問題 まったく意味が分からないので教えてください。 真空の誘電率をε(ゼロは省略)、無限遠方の電位を0とする。 半径aの導体球Aが真空中にある。導体球Aに正の電荷Q1を与える。 次に導体球Aの電荷Q1を保ったまま、その周りを内径b、外形c(a<b<c)の導体球殻Bで包み正の電荷Q2を与えた。 さらに、導体球殻Bの電荷をQ2にたもったまま、導体Aを接地した。 (4)導体球Aの表面に現れる電荷をQ3として、導体球殻Bの電位を求めよ (5)電位Vをrの関数として表せ (6)導体球Aの電位を考える事により、導体球Aの表面に現れる電荷Q3を求めよ 電磁気は苦手なのでなるべく丁寧に説明をして頂けると嬉しいです 電磁気学の質問です z軸上の、長さlの電荷線密度がλ[C/m]がつくる電場に関してなのですが、 試験電荷Q1[C]を点(ρ',φ',z')においたとき、 dEρ(ρ',φ',z';z)=1/4πε0 × λdz/ρ^2 dEφ(ρ',φ',z';z)=0 dEz(ρ',φ',z';z)= 1/4πε0 × λdz/(z'-z)^2 は間違っていないでしょうか? これだと、どうも、点電荷Qが受ける力がおかしいように思うのですが・・・。 E=1/4πε0 ×(電荷量)/| r→ - r'→ |^2 を用いました。ご教授のほどよろしくお願いいたします。 電気磁気学の問題です。 ●点電荷Q1(=50μC)とQ2(=10μC)が、ある点を原点として、それぞれ、(-1,-1,0)mと(1,1,0)mの位置にあるとき、Q1に働く力F=(Fx,Fy,Fz)を求めよ。ただし、真空の誘電率をε0=8.9×10^(-12) F/mとせよ。 という問題です。 R=(-1-1,-1-1)=(-2,-2,0) |R|=√(4+4+0)=2√2 F=(-1/√2,-1/√2,0)になるのですが、この答えは電荷がQ1・Q2ともに題中からプラスでした。 この問題で、電荷がQ1・Q2ともにマイナスだったり、Q1がプラス、Q2がマイナスだったりしたらどうですか。そこら辺の符号のつかみ方がわからないので教えてください。 電気磁気学-ガウスの法則(2) 度々すみません。次の問題(ガウスの法則)をお教えください。 無限に長い直線上に線電荷密度λの電荷が存在する。直線からrだけ離れた点における電場Eをガウスの法則を用いて求めよ。 この問題の場合、線電荷密度が与えられているので、2Πrl×E=1/ε0 λl を使うのですか。 また、公式をどう使って答えを導き出せばよいですか。教えてください。 流体力学の問題 次の2問を解いてみたのですが(1)がわかりません。教えてください。また(2)も正しいかどうかわかりません。どうか正しいかどうかご指南ください。 問題 複素速度ポテンシャルf(z)が正の実定数U,mを用いて f(z) =Uz+mlogz z=x+iy のように与えられているとき次の問いに答えよ。 (1)Ψ=mπを満たすrとθの関係を求め図示せよ。 (2)よどみ点の座標(x_s,y_s) を求めよ。 自分の解答 (1)f(z)=Ur(cosθ+isinθ)+mlog(r)+imθ Ψ=Ursinθ+mθ Ψ=mπより Ursinθ+mθ=mπ Ursinθ=m(π-θ) ここでλ=π-θとおくと Ursinλ=mλ よってr=(m/U)sinλ/λ lim(λ→0)r=m/U ここまで考えましたがこれがどのような図になるかわかりません。 (2) v_r=Ucosθ+m/r v_θ=-Usinθ v_θ=0よりθ=π v_r=0より Ucosθ+m/r=0 この2式よりr=U/m よって x_s=rcosθ=U/mcosπ=-U/m y_s=rsinθ=U/msinπ=0 (x_s,y_s)= (-U/m,0) 注目のQ&A 「You」や「I」が入った曲といえば? Part2 結婚について考えていない大学生の彼氏について 関東の方に聞きたいです 大阪万博について 駅の清涼飲料水自販機 不倫の慰謝料の請求について 新型コロナウイルスがもたらした功績について教えて 旧姓を使う理由。 回復メディアの保存方法 好きな人を諦める方法 小諸市(長野県)在住でスキーやスノボをする方の用具 カテゴリ 学問・教育 自然科学 理科(小学校・中学校)化学物理学科学生物学地学天文学・宇宙科学環境学・生態学その他(自然科学) カテゴリ一覧を見る OKWAVE コラム 突然のトラブル?プリンター・メール・LINE編 携帯料金を賢く見直す!格安SIMと端末選びのポイントは? 友達って必要?友情って何だろう 大震災時の現実とは?私たちができる備え 「結婚相談所は恥ずかしい」は時代遅れ!負け組の誤解と出会いの掴み方 あなたにピッタリな商品が見つかる! OKWAVE セレクト コスメ化粧品 化粧水・クレンジングなど 健康食品・サプリ コンブチャなど バス用品 入浴剤・アミノ酸シャンプーなど スマホアプリ マッチングアプリなど ヘアケア 白髪染めヘアカラーなど インターネット回線 プロバイダ、光回線など