締切済み 電気 2008/11/01 15:43 不導体も導体と同様、誘電分極という帯電現象が起きる、という説明だけを受けたのですが、 不導体が誘電分極することを原子レベルで教えて下さい。 みんなの回答 (2) 専門家の回答 みんなの回答 BookerL ベストアンサー率52% (599/1132) 2008/11/02 16:45 回答No.2 >そもそも原子の陽子と電子はなぜ、くっつかないのですか??? もっともな疑問です。 ひとつの答え方は、「地球と月とは引力が働くのになぜくっつかないか」という問題に、月が地球のまわりを回っているので、遠心力で落ちてこない、などという説明がされますが、同じように、原子核のまわりを電子が回転しているので、原子核に落ちていかない、という説明ができます。 かつては、そのように考えられていたのですが、これでは実は説明できない(電子がくるくる回転すると電波を発生するのでエネルギーを失って原子核に落ちてしまう)ことが明らかになり、20世紀の前半に量子力学ができて始めて説明できることになりました。 量子力学に基づく説明をここでうまくする自信がないので、下のページを紹介しておきます。 http://www.chemistryquestion.jp/situmon/shitumon_koukoukagaku_kagaku54_nuclear_electron.html 質問者 お礼 2008/11/04 19:35 ありがとうございます。 実は難しい問題だったんですね。 高校のはじめで習うことなのにw 量子力学は勉強しようと思っていました。 そのために物理もやり直さなきゃ; 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 BookerL ベストアンサー率52% (599/1132) 2008/11/01 18:37 回答No.1 原子は原子核と電子からできています。 導体では、電子の一部が自由電子となって動けるので電気を通すことができ、また電場の中に置かれれば、自由電子が導体中を移動するので、導体表面に電荷が生じます。これを「静電誘導」といいます。 不導体では自由電子がないので、電気を通すことができませんし、導体のような静電誘導は起きません。しかし、原子の中の電子は電場によって力を受け、原子の中で位置がずれ、負電荷の中心が正電荷の中心と異なった場所になります。このため、電場に置かれた不導体にも、表面に電荷が生じます。これを「誘電分極」といいます。 次のサイトの図がわかりやすいと思います。 http://www.rs.noda.tus.ac.jp/~furuelab/introduction/bunkyoku.html 質問者 お礼 2008/11/01 19:14 ありがとうございます。 原子軌道が帯電体によってずれるということですかね?? ついでなんですが、 そもそも原子の陽子と電子はなぜ、くっつかないのですか??? 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 静電誘導と誘電分極について よろしくお願いします。 高校物理です。 今、電場のところを勉強しているのですが、静電誘導と誘電分極について質問です。 教科書には、静電誘導は帯電体を近づけたとき、帯電体に近い側には、帯電体と異種の電気が現れる、と書いてあるのですが、 誘電分極についても、不導体について、静電誘導と同じような現象が起きているという考え方でよいのでしょうか? 静電誘導はなんとなくわかるのですが、誘電分極についてよくわかりません。誘電分極の場合は、 「不導体では、電子は構成粒子から離れられないが、帯電体の静電気力によって構成粒子の中の電子配置がずれる。これを分極という。」 とあるのですが、不導体の中の電子は動けないのに、電子配置がずれる、という意味がよくわかりません。 電子配置がずれるとは、電子が動くことではないのですか? 結局静電誘導と同じように、帯電体の反対の電気が表面に現れるのですよね?つまり、電子が動いたのではないのでしょうか? 誘電分極について、いまいちよく理解できません。 基本的なところですが、教えていただけるとうれしいです。 よろしくお願いします。 不導体が帯電している状態とは? 不導体が帯電している状態とは どのような状態になるのでしょうか? 導体の場合は電子やイオンなどの受け渡しによって +に帯電したり-に帯電したりすると思うのですが、 自由に移動できる電子などがない不導体のときは、 どのようにして+または-に帯電するといえるのでしょうか? また、不導体が誘電分極している状態において、その不導体は 全体として帯電していないと考えているのですが、 この考えは正しいのでしょうか? よろしくお願いします。 高校物理、誘電分極 図は誘電分極を表しているのですが、誘電分極がおこる仕組みについて (1)帯電体のプラスの電荷に対して、板の端の部分の原子が偏り、その偏った電荷のプラス部分に引き寄せられその隣の原子が偏り、、、、 (2)帯電体のプラスの電荷により、絶縁体中の原子の電荷が偏る(帯電体のプラスの電荷だけのせい) どちらの原理で起こるのでしょうか? 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 静電気の細かいところ センターで細かいところ聞かれたら嫌なので静電気について少し伺います 1.ものをこすって移動した電子は、どういう状態になっているんですか?原子にくっついてイオンになっているということですか? 2.電気を帯びていない導体が帯電したものに引かれてくっついた瞬間電子が移って離れるのに対し、不導体は電気が流れないからくっついたままになるそうですが、こすった場合はなんで電子が移動できるんですか? 3.不導体は電気が流れないのになんで帯電した箔検電器に人が触れると電気が流れて箔が閉じるというった現象が起きるんですか?人体は不導体じゃないんですか? 全部じゃなくていいのでよろしくおねがいします 導体の静電誘導や誘電分極の際物体は不安定にならないのか? 高校2年で物理をしています。 今、静電誘導について勉強をしているのですが、導体の静電誘導の時導体の中にある自由電子が帯電体のせいで帯電体の方へ引き寄せられたりして導体の中の自由電子が一部に固まり、その導体は不安定になってもろくなったりしないのでしょうか? また、誘電分極の際不導体内の構成粒子の電子配置がずれ、同様に不安定になってもろくなったりしないのでしょうか? (理由が高校生には理解できないものでしたら、不安定になるかならないかだけでも教えてください) 完全導体の誘電率 完全導体の場合、分極が生じませんから、「完全導体の誘電率」は真空の誘電率に等しいと考えて良いのでしょうか? 意外とテキストには書いてなかったりします。 誘電分極による不導体内部の電界(電場)の向き 誘電分極による不導体内部の電界(電場)の向き 右向きの一様な電界の中に不導体を置くと、誘電分極が起きて、各分子内で (-+)(-+)(-+)(-+) (-+)(-+)(-+)(-+) (-+)(-+)(-+)(-+) という電荷の偏りが生じ、 これにより、不導体内部では左向きに電界が生じ、外部からの電界を少し弱める、 と高校の授業で習いました。 でもよく考えると、どうして不導体内部で左向きに(外部の電界を打ち消そうとする向きに)電界が生じるのでしょうか? 導体の静電誘導だったら、電子が導体内部で極端に左に偏るから、導体内部で左向きに電界が生じるのも納得なのですが、 上図のような不導体の誘電分極だと、見方によっては右向きに電界が生じると見えなくもないのでは? 磁石だったら、+をN、-をSとすると、磁界は右向きですよね? 上図のように分極した時、何故電界が左向きになるのか、教えてください。 電磁気学に関してです 某大学院試験の問題なのですが 解答がないため困っています 半径2.0cmの帯電した導体球が真空中にある。 導体球の表面は比誘電率が2.0の厚さ1.0cmの伝導体で覆われている。 導体球の中心から距離10cmの位置の電界強度は1.0*10^2V/mであった。 解答に当たっては単位も明記すること。また、真空の誘電率はε0[F/m]としてよい 1 導体表面の面電荷密度を求めよ 2 導体表面の単位面積あたりに働く力の大きさを求めよ 3 導体の電位を求めよ 4 誘電体の外表面の分極面電荷密度を求めよ 5 静電誘導を求めよ という問題です。 どなたか分かる方がございましたら 教えていただけませんか?? よろしくお願いいたします!!! 金属に電界を加えると、若干の分極が起きるのか? こんにちは、 ある本を読みますと、不導体に電界を加えると分極が起きると書かれておりますが、下記に電界を加えると「誘電分極」は起きるのでしょうか? Cu,Au,Pt,Hg,Pb,Th,U,Pu また、これらの金属に電界を加えて「誘電分極」させる以外に、圧力、温度等を加えて分極させる方法はあるのでしょうか? コンデンサーについて コンデンサーの片側をアースするとどうなるのでしょうか? 片方はアースされているので帯電はしないということになるのでしょうか? また、間に誘電体を挟むとそれは分極するのでしょうか・・教えてください・・_(._.)_ 電磁気学について 電磁気の問題が分かりません どなたか教えていただけませんか? 半径2.0cmの帯電した導体球が真空中にある。 導体球の表面は比誘電率が2.0の厚さ1.0cmの伝導体で覆われている。 導体球の中心から距離10cmの位置の電界強度は1.0*10^2V/mであった。 解答に当たっては単位も明記すること。また、真空の誘電率はε0[F/m]としてよい 1 導体表面の面電荷密度を求めよ 2 導体表面の単位面積あたりに働く力の大きさを求めよ 3 導体の電位を求めよ 4 誘電体の外表面の分極面電荷密度を求めよ 5 静電誘導を求めよ という問題です。 1は E=δ/ε0 に代入して δ=200ε0 2は F=(1/2ε0)*δ^2 に代入して2*10^4 3 以降が自信がないという状況です どなたか分かる方がございましたら 教えていただけませんか?? よろしくお願いいたします!!! コンデンサの電気を貯める原理 コンデンサが電気を貯める原理がわかりません。 コンデンサに電圧をかけると、誘電体が誘電分極し、 電圧をかけた方向と逆の電圧が発生する。 ↑ ここまでは理解できます。 分極が生じることがなぜ電力を貯めることになるのでしょうか? 誘電体は、絶縁体なので電子を通すや貯めることはできませんよね 教えてください! それと、誘電体の誘電率は高いほどいいのでしょうか どんな物質が使用され、どの程度の誘電率なのでしょうか 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 導体から自由電子が放出されるエネルギー 導体の境界面に垂直に電界を加え、電界の強さを徐々に大きくするとある強さを超えると導体から自由電子が飛び出します。更に、電界を強くすると電界の強さの増加に比例して飛び出す自由電子の量は、増加します。ってのは、正しいのでしょうか?(とりあえず、閉じた電路の一部分が切れていてその間が真空だとしてください) また、空間に独立して漂う導体に同じように電界を加えた場合、導体から自由電子が損失していくことになるのでしょうか?外部からの補給がなければ放出されないのでしょうか?放出後の導体はプラスに帯電することになるのでしょうか?(電子分極による帯電と同じ現象が生じる) 質問が支離滅裂ですみませんが、宜しくお願い致します。 誘電体中の導体、分極電荷などについて。 【導体が誘電率εの誘電体に囲まれているとき、真電荷の面密度ρとすると、 1:導体表面の前方の電場 2:分極電荷の面密度 はいくらか】 という問題があるのですが、真電荷というのは、導体の表面にある電荷のことですよね。その電荷に引き寄せられてマイナスの電荷が全体として導体の方を向いている、そのマイナス分を分極電荷という、と思います。(そういう理解です。) 質問なのですが、この「2」の出し方が分かりません。「1」は導体表面に微小面積dsをとって、電荷ρdsが作る電場…という具合に解いていくと思うのですが、「2」の方はよく分かりせん。解答を見ると、分極による表面密度をpとすると EdS = 1/ε0(ρdS+pdS) と式を立てているのですが…。なぜ「1」で求めたEをそのまま使っているのか分かりません。このEは表面の電荷だけが作ったEだから、分極電荷を式に入れたら、また違うのでは…?という曖昧な感じです。 導体の表面の電荷と分極電荷と電場の関係がよく分かりません。 よろしくお願いします。 静電気がどうしてすぐに流れていってしまうのか 塩を水に溶かした時のように(原子がイオン化した状態を保たれるように)、摩擦による静電気も電子をその軌道を満杯あるいはすべて取り去れば、帯電状態を保てるでしょうか? また、摩擦で帯電させた場合、実際に触れ合っている原子同士しか帯電しませんか?(物体の表面だけにしか電子がつかないのですか?) お時間ありましたらよろしくお願いします 分極電荷密度について 分極電荷密度を求めるときに使う式は -σ=-p =ε0(εr-1)E|r=a なのですが、問題でもし真空でなくて誘電体中側の導体表面に表れる分極電荷密度を求めるときは、どうしたらいいですか? 10Cの電荷を出来る限り小さな球に帯電させたいのですが、その場合半径は 10Cの電荷を出来る限り小さな球に帯電させたいのですが、その場合半径は幾らになるのか? こんにちは、 下記HPは静電気に関するもので、静電気を発生させる方法等が紹介されております。 私にとりましては、大変面白くて参考になりました。 これを読みますと、10Cの電荷を出来る限り小さな球に帯電させようとしましたら、(誘電体ではなく)金属を使用すべきであることがわかります。 (下記より抜粋) 電子を出すとか受け取るとか言っても、絶縁体の場合には電荷を持つのは表面のみで、しかもその数は表面の原子数万個に1個程度の割合でしかない、ということを付け加えておきます。電解質のイオン化などとは全くレベルが違うのです。 http://hr-inoue.net/zscience/topics/staticelec/staticelec.html ある導体球に10Cの電荷を与え可能な限り導体球の半径を小さくさせた場合、その半径は幾らになるでしょうか? 誘電分極 誘電体の存在によって、静電容量が増加するのですが、その原因を友禅分極現象とむずびつけて説明していただけませんか?御願いいたします。 なお、参考になるサイトなどがありましたら、是非お教え下さい!些細なことでもかまいません、是非御願いいたします。 分極電荷の面積密度を求める問題です 2枚の平行導体板間に、厚みd1、誘電率ε1および厚みd2、誘電率ε2の2枚の誘電体板をサンドイッチ状に重ねて挿入した。 導体板の電位差をVに保ったとき、両誘電体が接する境界面上に現れる分極電荷の面積密度σpを求めてください。 解:σp={(ε1-ε2)/(ε1d2+ε2d1}ε0V 考えては見たんですが、さっぱり分からないので教えてください。お願いします。 アンペール・マクスウェルの法則の表示式について。 rotB=μJ+με(∂E/∂t)を磁束密度Bと磁界強度Hの関係式B=μHを用いて変形すると、 rotH=J+ε(∂E/∂t) となりますが、このときの右辺について質問なんです。 第一項のJは、伝導電流だと思いますが、これは誘電体において誘電分極の影響を考慮しない導体を流れる電流である。 第二項のε(∂E/∂t)は電束電流密度だと思いますが、これは、誘電分極の影響を考えた導体を流れる電流である。 という風に考えるのでしょうか? 成書を見たのですがよくわかりません。 すみませんが、教えてはいただけないでしょうか? 注目のQ&A 「You」や「I」が入った曲といえば? 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お礼
ありがとうございます。 実は難しい問題だったんですね。 高校のはじめで習うことなのにw 量子力学は勉強しようと思っていました。 そのために物理もやり直さなきゃ;