電場と磁場について

質問

電場は
　静止した電荷に力を及ぼす空間の性質
　磁場は
　運動している電荷に力を及ぼす空間の性質

　という風に理解しているのですが、

　例えば
（電池のような起電力を生み出すようなものがない）
　閉回路で　適当な方向に磁場をかけて
　磁束を変化させると
　電流が流れて、「誘導起電力が生じた」
　ということになりますよね？

　同じように
　閉回路で　適当な方向に電場をかけると
　電子が　eEの力を受けて運動し始め
　電流が流れるとしていいのでしょうか？

　もしいいのだとしたら
　どうして　この場合は
　～起電力と言わないのか　
　お教えくださいm(._.*)mペコッ

　もし流れないならば、
　どうして流れないのか　
　お教えくださいm(._.*)mペコッ

ちなみに　
私は　山本義孝氏の「新・物理入門」を
一通り’一応’読んだ者ですm(._.*)mペコッ

回答No.3

noname#11476 · ベストアンサー

まずですね。電場についてはご理解の通りでよいのですが、磁場については正確ではありません。
磁場も電場と同じように考え、「静止した磁荷に力を及ぼす空間の性質」として理解してください。磁石同士が引き寄せられたり反発することを意味しています。

実は電荷に相当する単磁荷（モノポールといいます）は見つかっていなくて、これについて話し出すと興味ある話が出てくるのですが、それについては後でまた話します。

上記では起電力の話は一切出てきていませんね？
電気力については電気力で完結しているし、磁力については磁力で完結しています。

次に電場と磁場の相互作用について考えて見ます。
実はこれも互いに同じ働きがあります。

・変動する磁場を掛けると電場が発生します。
・変動する電場を掛けると磁場が発生します。

この性質から電磁波が生まれます。

次に電荷がある場合の挙動について考えて見ましょう。

・静磁場の中を運動する電荷には力がかかります。（モータに利用されている）
・静止した電荷に変動する磁場を掛けると電荷に力がかかります。（発電機）

では、ご質問にある電場を掛けるとどうなるかというと、

・電荷に電場を掛けると電荷は移動します。

これは電荷に電場をかけるということは即ち初めの電場の性質、「静止した電荷に力を及ぼす空間の性質」により電荷は動くわけです。

もし単磁荷というものがあったとすると、実は電荷－＞単磁荷、磁場－＞電場と置き換えて同じことが矛盾無く実は成立させることが出来ます。しかしながら単磁荷がないということは、電荷とその流れである電流に対応するものが存在していないということを意味するので、対称性が崩れているのです。

今使われているＭａｘｗｅｌｌ方程式では、電場と磁場の扱いは上記の電荷に対する磁荷が存在しないということで非対称になっています。ただ対照的に作っても実は矛盾無く成立するので、何故磁荷がないのか？という疑問の答えにはなっていません。
この理由については色んな物理学者が議論していますが、まだ結論は出ていないようです。

光（電磁気）であれば専門ですが、電磁気学の教鞭をとっているわけではありませんので、経験者とします。

では。

補足

なるほどぉ
磁荷がないということで
磁場と電場では対称性がくずれているのですね
未熟な私にも非常にわかりやすい説明を
ありがとうございましたm(._.*)mペコッ
これを機に　もう一度
磁場と電場について
じっくり考えてみようかと思います
また疑問がでてきた際には
またよろしくお願いしますm(._.*)mペコッ

他のかたがたも
ご解答ありがとうございました<（_　_*）>ぺコリ

回答No.6

noname#11476

もう一点説明しておいた方がよいことを思い出したので補足しておきます。

先の＃３の説明で変動する電場は磁場を作り出すということを書きました。
もちろんこの磁場も変動します。
これを利用すると、閉回路ループであっても、変動電場－＞変動磁場－＞電流が流れるとなります。
それを利用したものにアンテナがあります。

アンテナの種類によっては閉回路でないものもあり、これは電場が位置によって違うことから、特定の長さの銅線をそれぞれ別の位置に配置することで、銅線間に電位差が生じて電流が取り出せるという直接電場成分が関与するものもあります。

現実には電場と磁場合わせて電磁場とアンテナとして考えるべきものですが、あえて分けるとそのような見方も出来るということです。

では。

回答No.5

foobar

誘導起電力(磁束変化->電圧)に相当する(双対)な現象は無いか。と言う事でしょうか。

これに対する回答としては、#3さんと重複してしまいますが、、

1. 電気回路で言う誘導電圧に相当する現象
磁界に関しては、単電荷に相当する単磁荷が現在のところ見付かっていない。このため、磁流が（現在のところ)見付からず、「誘導起電力により電流が駆動される」に相当する現象は無い。(#3で書かれている、対称の乱れ)

2. 電界中の（誘導)電位(って言って良いのかな？)に相当する現象
これについても#3さんで書かれています。
再度書きますと、
a. 磁束が時間的に変動すると、空間に電圧(電圧という表現は本当はまずいのですが、、)が生じ、それにより電束(電気力線をイメージすればOKかと)生じる。
b. 同様に、電束が時間的に変化すると、磁界強度(電圧に相当)が発生し、磁束(電束に相当、磁力線をイメージすればOKかと)が生じる。
ということで、対称性は保たれています。

ということになるかと。

回答No.4

noname#11476

少し説明不足でしたから補足します。

電荷に対して電場をかければ電荷に力が加わり電荷は移動しますが、ご質問にあるような電線で閉回路を組んで外から電場を加えても何もおきません。
理由は簡単で、導体の中には電場が進入できず、導体は同電位が保たれるからです。
回路の中の電荷に電場をかけたい場合は、電池をつなぐなど、直接電場を掛ける必要があります。

では。

回答No.2

eiectron

１．用語の発明について。

用語には、専門用語といえども、人間は、誰が最初に使い始めたかも関係しますが、可能なかぎり、日本人は表意文字を使って実感出きる様にします。。
　科学は特に、物理、電気工学、の分野は、ヨーロッパに始まり、アメリカを通して、ドイツ語英語を通して入っていてきています。日本の物理、電気工学の教授や研究者は発電機、電動機などはドイツ語英語の文献を読みながら
研究していたものです。

　英語の電気工学のモーター、ジェネレーター（発電機）の本に、elestro motive forceという用語を良く見ました。これを直訳して起電力と訳したと考える事が出来ます。日本人が作った物でないという意味で紹介しました。

　２．電場（物理学で使う）、電気工学では「電界」と訳して使います。
　共に、electric field　を訳したものです。
field　を物理では、場所の場を、電気工学では、世界の界
を使ったわけです。

　３．起電力についてですが、私の考えです。起電力はどういう時に使うなどという解説や定義がありませんから。

　長年の経験で、使い方の習慣のようなものを総合判断しますと、
　電磁誘導（磁界、磁力線、磁束と閉回路の鎖交数
これは、変化した時に生じる現象。または、フレミングの右手の法則で電圧電流が発生する自然現象の事）
　の際発生する電圧の事を、起電力と言っているようです。
　考えるに、磁場、または、磁力線、磁束、磁力と言った、＋－の電気、それを動かす「★電の文字が入った」電場、電圧、電流とは似ても似つかない磁石を動かす「★磁と文字がついた磁場（磁界）、磁力、磁力線、磁束の面々が変化して、電と名の付く力がどこにも無かった所に、＋－の静電気を動かす力、つまり、電場＝電界＝電圧＝電界強度＝電位強度と同じ性質の力、を発生させた。
と言う意味で、適訳として使い始めたと思えばよいでしょう。

　これに対し、電界は、元々の空間に付けた名前です。既に電気を動かす力が起きてしまっています。
　電圧は、電位差の事で、電気的な高さの差で、落差の事です。電位傾度ともいい、電場はそのままで動かす力の事です。
　これを閉回路でも閉路回路でなくても、電荷を動かす力電場を加えるを加えて、電荷を動かす力が起きる、起きない、起電力が起きる起きない、など、言い様が有りませんよ。そう思いませんか。

　参考　　電源の無い閉回路に磁場を加えて（鎖の様に交差させても、変化させて電流が流れれば、電圧が起きたからと流れた判断します。
　絶縁物に電場を加えても、電気を動かす力は加わっています。結合の具合で、千切れないだけのことです。

　もっと話したいのですが、時間の都合で、今日はこれまでにします。

補足

わかったような・・・・
　わからないような・・・・
（語句がどこまで修飾しているのかが
　よくわからなくて無知な私には・・・・

　少し考えてみます・・・・

　できれば
　もう少しわかりやすく教えていただけると
　助かるのですが・・・・
　　　　ペコ m(_ _;m)三(m;_ _)m ペコ

回答No.1

foobar

おおまかには、

1.静電界の場合
閉回路に沿って、電界を積分すると0になってしまいます。
従って、閉回路を置いても電流は流れません。

2.変動磁界の場合
「閉回路を置いて、電流が流れたから・・」という扱いは通常はしないかと。回路的には、閉回路の一箇所を切り離して、切り離した両端にかかる電圧をみて、「誘導起電力が発生した」という扱いをします。
(抵抗0の閉回路をつくると、回路と鎖交する磁束は変化しませんし、、。)

補足

えっと、、、、
質問したいことを端的にいうと
「なんで磁場には　誘導起電力というものが
　あるのに
　電場には　そういうものに相当するものが
　ないのか、
　どちらも電荷による空間の性質なのだから
　あってもよさそうなのに・・・」
ということです。。
できれば　この質問に回答してくださると
助かりますm(._.*)mペコッ