電荷が等速直線運動するときのエネルギーは？

質問

回路に電流 i が流れているとき、その回路のエネルギーは０．５×Ｌ×i×i　（ジュール）です。
ならば１クーロンの電荷が秒速１ｍで等速直線運動するときのエネルギーは幾らですか？
（但し質量は無視する。）
－追記－
電流のエネルギーは電荷の質量によるというのは誤りです。（以下証明）
１ｍで１Ａ流れている円形の回路Ａと長方形の回路Ｂがあるとします。回路のエネルギーが電荷の質量によるならばＡとＢは同じエネルギーのはずですが実際はＡ＞Ｂです。（証明終り）

回答No.4

中村 拓男（@tknakamuri） · ベストアンサー

質問は点電荷の話でよいのかな？

前の質問でもちょっと紹介したけど、
静止している点電荷は単純な放射状の電場だけを
持つけど、それをガリレイ変換すると、電場の一部か磁場に変換される。
この電磁場は点電荷にまとわりついて、点電荷と同じ速度で
移動してゆきます。つまり電磁エネルギーも電荷と一緒に
移動します。

理想的かつ古典的な、大きさのない点電荷では、周井の電磁エネルギーが
無限大に発散してしまうので、古典的には計算できません。
朝永さんやファインマンの業積を参考にして下さい。

で、最後ですが、まともに物理をやってきた方なら、
電磁エネルギー=運動エネルギーなどと考える人はいません。

ではでは。

お礼

回答有難うございます。

>で、最後ですが、まともに物理をやってきた方なら、 電磁エネルギー=運動エネルギーなどと考える人はいません。

質問に電磁エネルギーと運動エネルギーは別ものと記載しているのに「電磁エネルギー=運動エネルギー」の回答が多いですね。

回答No.3

アウストラロ ピテクス（@ngkdddjkk）

>>その回路のエネルギーは０．５×Ｌ×i×i　（ジュール）

これは回路内(ループ)に磁束を溜め込んでおくためのエネルギーです。
Lはループの形状パラメータ。
形状が異なればLは異なります。
そして、０．５×Ｌ×i×iなるものはポテンシャルエネルギーであるので、質量を考慮した運動エネルギーとはアイソレートされています。

従って、この質問は論理破綻している。

お礼

回答有難うございます。

回答No.2

noname#195146

別の事を示しておいてもいいかもしれません。ローレンツ力関係です。

　静的で一様な磁場に点電荷があるとします。ローレンツ力だから、この場合は質量を考慮しますが、無重力だとします。

　最初、点電荷は観測者に対して静止だとします。点電荷は静止し続けます。当然ですね。

　その点電荷に速度を与えます。当然、ローレンツ力を受けて点電荷は等速直線運動をせず、曲線を描く軌跡になる。当たり前ですね。

　では点電荷と同じ初速度を持って観測者も点電荷と共に移動したらどうなるか。点電荷は観測者に対して静止し続けるはずです。当たり前ですね、一緒に移動しているんだし、静止と等速直線運動に差異はない（二つまどめて慣性運動と呼ぶくらい）。

　だが、観測者が点電荷と共に動かなければ点電荷は静止したままなのも確かだ。さらに、観測者だけに初速を与えて、観測者が等速直線運動を始めたらどうなんだ。観測者にとって、点電荷は移動していることになるんじゃないか。

　なお、静的で一様な磁場中を移動しても、磁場の運動は検出できないことは判明しています（大きくて平らな磁石に対して金属円盤を回す実験では、磁石を回転させても何も起きない等々）。観測者がいかに磁場中を動いても、同じように静的で一様な磁場のままです。

　だから観測者が動いても磁場が動くということは起こらない。

　これは非常に単純で基礎的なのに、近接作用説で書き直した後の古典電磁気学でも解決不能だった問題です。

　どう解けるか、分かりますか？　この程度のことを即答できないなら、ずっとあれこれ出し続けている問題らしきものなど、手を出すのは早すぎます。

お礼

回答有難うございます。

回答No.1

noname#195146

何度教えて差し上げても、さっぱり進歩がないですね。勉強してみていますか？

　いいですか、質量は関係ないんですよ。それと矛盾するようだけど、電荷qの点電荷の質量をmとし、それが電位差Vで加速されて、速度vになったとしましょう（逆に速度を持つ電荷を止めてもいい、どっちでも同じ）。これは、

　(1/2)mv^2＝qV

と表せる。注意点は、これは遠隔作用説での表式だということ。しかし、電子などだとm≒0と近似してよい。すると左辺は０だ。では何を加速したんだ？

　それが遠隔作用説では説明できず、近接作用説では説明できるといったことの一例なわけです。電荷を例えば加速・減速すると制動放射と呼ばれるような電磁波が出る。電磁波は遠隔作用説からは出て来ず、近接作用説で出てくるものですな。

　電荷の質量ではないとか、誰も言ってないことを言いだして、どこがおかしいか訊かれても、誰も答える気にはなりませんよ。正しいことはごく少数であり、間違いは無数にあるんですからね。

　間違いを延々と考案しても仕方ないんですよ（そこが未知の領域を研究する難しさではあるんだが…）。既に正しいと分かっていることで、まだまだ勉強する余地はいっぱいあるでしょう、ずっと質問して来ている内容からすると。

　普通は勉強していて、勉強してから、分からないことを質問するものです。普通は知るべきことを学んだうえで、誰も考えたことのないものを考察するものです。そういう段階を飛ばしちゃ駄目です。

お礼

回答有難うございます。