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はく検電器の同電位について
- はく検電器の同電位について質問があります。試験が明日に迫っているため、早急な回答をお願いします。
- はく検電器が上部にある金属板と金属はくから校正されていると仮定します。金属板にプラスに帯電した絶縁体を近づけると、金属板にはマイナス電気、金属はくにはプラス電気が生じます。この場合、金属板と金属はくの電位は同じかどうかについて混乱しています。
- 思考[A]は、電気回路の観点からは金属板と金属はくは一つの導体とみなされるため、同じ電位と考えられます。一方、思考[B]では、一つの導体でも片端（金属板）はマイナス、もう一方の端（金属はく）はプラスであるため、両端には電位差が生じると考えられます。どちらが正しいのか、またその理由について教えてください。
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[B]は誤りです。 [B]の問題点 間違いは、導体の両端に有る電荷だけが、導体内部の電場を作っていると考えてしまっている点にあります。導体の外部にも電荷は有るので、その外部の電荷が作る電場と、導体に分布する電荷が作る電場の和を考えなくてはなりません。導体内部では、これら２種類の電場が、互いに打ち消し合って、電場が無い状態（つまり、電位差が無い状態）ができ上がっています。 よく言われることですが、もし、導体内部に電場があるのだとしたら、導体の内部に有る自由電子は力を受けますから、移動が止まらず、導体の電荷分布がどんどん変化していくはずです。でもそんなことは起こっていませんから、導体内部には電場は発生していないと判断できます。 そもそも、外部の電荷による電場によって、導体内部の自由電子が移動して、いま観察されているような、皿と箔とに電荷分布が発生したのです。 [A]も問題が全く無いわけではありません。「導体だから同電位となっている」と何故言えるのか、その根拠を示すべきではないでしょうか。それができていれば、今回の疑問は生じなかったと思います。
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- FT56F001
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[A] 電位差はない，が正しいです。 [B] 片端（金属板）はマイナス，もう一方の端（金属はく）はプラス， この誘導された電荷だけを考えると電位差が生じます。一方，正に帯電した絶縁体は，絶縁体に近い金属板によりより大きな正電位を作り出します。その結果，トータルの電位は同じになっています。
お礼
さっそくのご回答ありがとうございます。 ただ，No.1の方への御礼でも書いたように，なぜ，「トータル」の考えが認められるかが，私にはよくわからず，，，， 電位を見る場合，一端と別の端を見る，というように，両端を別々に見るかと思います。 ご回答の趣旨を想像するに，両端を見てはいけない，ということにつながるかと。 ならば，趣旨は異なるかもしれませんが，たとえ「起電力」のある電池もトータルで考えれば，両端の電位差はゼロ，というおかしな考えにつながるような気がします。 （もちろん，起電力という考え方と，それに付随してショートがあるのは十分わかっているつもりですが，，，）
- bibendumbibendum
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定常状態では導体の内部は同電位です。電位差が生じれば、電場によって導体が移動します。 帯電した絶縁体がつくる電場と金属板、金属はくが作る電場を重ね合わせると 同電位になります。
お礼
さっそくのご回答ありがとうございます。 ただ，なぜ「重ね合わせる」ことが認められるのかが，いまいち，私では理解ができず，，，，
お礼
ご回答ありがとうございます。 ただ，高校物理では，はく検電器を電場の立場から説明はしていなくて，，，多分，大学に入ってから学ぶ内容と想像して，拝読しました。