ベストアンサー 磁場の中を電流が流れる時の側面の電位差 2014/06/13 01:50 図のように、 「一様な磁場Bの中で、長方形の断面をもった導体に電流が流れる時、 側面S1とS2の間にはどんな電位差が生じるか?」 という問題です。(導体の中を移動する電子の速さv) 考えていたら混乱してしまったので、 どなたか分かりやすく説明いただけると有難いです。 宜しくお願いします。 画像を拡大する みんなの回答 (3) 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 ORUKA1951 ベストアンサー率45% (5062/11036) 2014/06/13 08:39 回答No.2 電位差が現れるのは分かりますよね。 その導体の中心を貫く線を引いて、その上を電荷(+)が手前から向こうに向かって移動するとすると、右ネジの法則--マックスウェルの法則--で周囲に右回り、時計方向の磁界が発生します。 進行方向に向かって右側は環境磁場の磁界の向き---磁力線と逆向きで、進行方向に向かって左側は磁力線の向きが同じ。よって電荷は向かって右方向に力を受けます。 ⇒ローレンツ力 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%83%84%E5%8A%9B ) ⇒フレミングの左手の法則 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%83%AC%E3%83%9F%E3%83%B3%E3%82%B0%E3%81%AE%E5%B7%A6%E6%89%8B%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87 ) あとは、断面積から電荷の移動速度は分かりますから解けると思います。 画像を拡大する 質問者 お礼 2014/06/14 22:41 丁寧なご説明有難うございます。 ローレンツ力自体は知っているのですが、 あらためてWikipediaの説明を読み、勉強になりました。 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 その他の回答 (2) 中村 拓男(@tknakamuri) ベストアンサー率35% (674/1896) 2014/06/13 11:31 回答No.3 磁場と電場のローレンツ力が釣り合って0になるとすると ローレンツ力(S1⇒S2方向が正) = qvB + qE = 0 (電流の担い手の電荷量 = q, 電場(S1⇒S2方向): E) E = -vB ⇒ 電圧 Ea = -avB(S2が基準) 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 NemurinekoNya ベストアンサー率50% (540/1073) 2014/06/13 05:23 回答No.1 Wikipediaのホール効果を読んでください。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%AB%E5%8A%B9%E6%9E%9C すこし記号が違いますけれども、欲している答えは出ていると思いますよ。 あるいは、 http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/b2/63/6353ho-ru.html 質問者 お礼 2014/06/14 22:39 誰よりも早くご回答いただき有難うございました。 リンクも参考に読ませていただき大変助かりました。 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 電磁誘導と電位差 高校生です。 円形のコイル(抵抗R、半径a)が水平面上においてあってそれに対して垂直な磁場が時間経過とともに強くなるとき、 誘導起電力が発生して電流(i)が流れますが、 その時にコイル上の2点P,Qの電位差Vを求める時に V=R*(PQ/2πa)i としたときに弧PQのとり方が遠回りと近回りで二通りあってそれぞれ異なる値になってしまいます。 多分どこがが間違っていると思うのですがどうも分からなくて混乱してきました。 実際の電位差はどうやって求めればよいのでしょうか? 電流と磁場の問題 図7.11のような断面をもつ長い真直な同軸ケーブルがある。2つの導体に 同じ大きさで逆向きの電流I,-Iが一様に流れている。中心からの距離rとともに磁場Bはどのように変わるか 解答にはI(r)を求めてから、アンペールの法則からB(r)を求めていました。I(r)の求め方がわかりません。ちなみにI(r)は r≦cのときIr^2/c^2 c≦r≦bのときI b≦r≦aのときI(a^2-r^2)/(a^2-b^2) a≦rのとき0 です。どのように求めたのでしょうか? 電位差について 1、原子の中には原子と陽子が存在していて、その数が等しければ 電気的には中性ですよね。 2、プラスに帯電しているもの同士、あるいはマイナスに帯電しているもの同士を近づけると反発しますよね。 3、電流は電位の高いところから低いところへ流れますよね。 以上の1~3を踏まえた上で質問なのですが、 1、のような電気的に中性な状態より電位の高いところから電位の低い ところへ電気が流れる場合2つのパターンが考えられると思うのですが、 1つは+3Vの所から-3Vの所へ電気が流れる場合 2つめは+9Vの所から+3Vの所へ電気が流れる場合 どちらも電位差は6Vだと思うのですが、 1つ目は“+”から“-”へ流れる場合だし、 2つ目は“+”から“+”へ流れる場合です。 電気は電位の高いところから低いところへ流れるのは理解できるのですが、前者と後者では 」前者の方が流れる力が強そうに感じてしまいます。 本当のところはどうなのでしょうか? 昔からの素朴な疑問なのですが、ここらですっきりさせたいと思います。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 誘導起電力の電流 誘導起電力の電流 以下の図で導体 PQ が一定の早さで移動するときは電流は常に P → Q の方向に流れ続けるのでしょうか? (1)導体 PQ が右向きに移動する。 (2)導体内の自由電子がローレンツ力により Q → P の方向に移動する(P → Q の方向に電流が流れる)。 ここまではいいのですが・・・・ (3)電子が Q → P の方向に移動するのだから Q の方が電位が高くなる。だから導体内の電子は Q に引きつけられる。つまり Q → P の方向にも電流が流れる? ・・・のような気がします。だから電流は止まるような気がするのですが。 それとも導体が動いている限り(2)のローレンツ力による電流が(3)の電位差による電流よりも常に大きいのでしょうか? 電流密度の作る磁場のベクトル成分 電流密度の作る磁場のベクトル成分 以下の問題で、磁場の係数を除いたベクトル成分が 図にあるように(-sinθ,cosθ,0)となるのですが、 その理由が分かりません。 どなたか教えていただけるとうれしいです。 図のように電荷密度ρで一様に帯電した 半径Rに無限に長い円柱がある。 また、座標軸を図に示すようにとる。 円柱を中心軸(z軸)の方向に一定速度vで動かした。 円柱の内部の電流密度ρvよりできる磁場を求めよ。 電流が導体の中を流れているときの自由電子の状態について こんにちは、 電流が導体の中を流れているときの自由電子の状態を具体的に教えて下さい。 下記のHP(図2参照)のイメージ図は、 図Aが電流の正弦波、 図Bが図Aについての導体中を流れる自由電子のイメージ図 図Cが図Aの電流より位相が90度進んだ電圧(コンデンサーの場合) 図Dが図Cについての導体中の?のイメージ図 です。 質問 (1) 図Bは、図Aについての導体中を流れる自由電子のイメージ図として正しいでしょうか? (2) 図Bのベクトルは、自由電子の何を表しているのでしょうか? (3)図Cについての導体中の?ベクトルは、何を表しているのでしょうか? (電流とは自由電子の流れですが、電圧とは自由電子の何を表しているのでしょうか?) http://www.geocities.jp/dirac_equation/index.htm ブリッジ回路における電位差とは 高校生の息子から質問を受け困っています。 ブリッジ回路(図が書けなくて辛いのですが)の実にオーソ ドックスな問題で、中点を結線すると(抵抗値0)どちらに 電流が流れるかという問題です。 中点の電位を各々求め、高い方から低い方へ流れるという解 答なのですが、中点を結線したら各々の中点が同電位になる (結線の抵抗値が0だから)という解説が理解できません。 同電位ならば電流は流れないとばかり思っておりましたもの で。 この問題はどのように考えたらいいのでしょうか。 電位差があった2点が、結線によって同電位になることが どういうことか理解できないのです。 なぜ電位差がなくなるのでしょうか。 それと電位差がないにもかかわらず、電流が流れることが あるのでしょうか。高校の参考書程度では詳しく言及 してないので途方に暮れています。 どなたかよろしくお願いいたします。 図の場合の磁場について 図の場合の磁場について 添付した画像のように、半径aの長い円筒状の導体に、半径bの長い円筒状の穴が開いています。 導体の断面には一様に電流iが流れているとした時、空洞中心での磁場の大きさはどうなるのでしょうか? またその空洞内の磁場は一様になるのでしょうか? 円筒空洞を同じ断面をもつ円筒導体に互いに逆向きに流れる電流の重ね合わせと見たとき、 磁場は一様になるように思えるのですが、どう説明すればいいのかわかりません。 よろしくお願いします。 平行板コンデンサーの電位差 平行板コンデンサーの電位差 コンデンサには、図にあるように+と-の電荷が蓄えられているとする。 両極間の電位差は、座標を図のように取ると V=φ(0)-φ(d)となるそうなのですが、 何でそうなるのか分かりません。 V=φ(d)-φ(0)じゃないのかと思っています。 どなたか教えていただけるとうれしいです。 電位差(電圧)とアースについて こんにちは。高校物理1に関する質問です。 アースがしてある電位差が5Vの電気回路についての記述の中で、「電池の電圧はあくまでも電位差であって、電位そのものではない。だから、1Vと6Vの差かもしれないし10Vと15Vの差かもしれない。…回路で電位を求めるときはアースが描かれており、アースは電位の基準(電位0V)を表す。…(マイナス側)の電位が0V、(プラス側)の電位が5Vということになる。」という表示がありました。 質問:例えば、アースしていない場合、マイナス側の電位が1V、プラス側の電位が6Vであったとして、なぜ、アースすることによって、1V→0V、6V→5Vに変化するのでしょうか? アースすることの意味がいまひとつわかりません。解説をお願いいたします。 電位を持った水の中で感電するのはなぜですか? 電気電子工学のカテゴリと悩んだのですが、工学的な内容というよりは理学に近いと思いましたので物理学で質問させてもらいました。不適切でしたら、申し訳ありません。 ハイブリッドカーが落ちた池には、感電するので助けに入っては行けないという記事を読んで、昔から思っていた疑問を思い出しました。 水の中にいるとき、同じ水の中に電位(差)を持ったものがいるとして、なぜ感電するのでしょうか? 水を導体と見なすなら、両足で電線につかまっている鳥と同じで感電しないような気がします。 水には抵抗があるので、三次元の各点ごとに異なる電位の部分布が出来るのが問題なのでしょうか? また、上記は、池の水が大地に対して電位を持った場合ですが、ハイブリッドカーが水に落ちた場合は、電池が落ちたのだと思えば、水の中の2点に電位差が出来るということになるかと思いますが、単純に、その2点を結ぶ経路に電流が流れておしまいではないでしょうか? もちろん、その電流の流れる経路は、棒磁石と砂鉄でつくる線のような分布になって、その範囲には電位分布が発生すると思いますが、車のバッテリー程度のエネルギー量で、それなりの大きさのある池の中に、ある程度以上の時間にわたって人間が入ったら危険なレベルにまでの電位分布を作り続けることができるものなのでしょうか? というか、そもそも感電の原理は上記で合っていますか? ハイブリッドカーが落ちた池や、電気ウナギが、同じ池の中の生き物を感電させる原理を教えてください。 回路の電位差を求める問題ごわかりません。 図のab間の電位差はいくらか。という問題が分かりません。 ちなみに回答は8Vでした。 解説をお願いします。 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 コイルとコンデンサ直列回路の電位差について 問題文:図の回路においてab間の電位差[V]は幾らか?またa、bいずれの電位が高いかを求めよ。 答え:a点の電位が高く、電位差は2[V] 解説:インダクタンス、キャパシタンスの直列ですから分圧を考えるだけで良い。a、bの電位に位相差はありません。 と書いてあります。コイルへの電圧Vlはベクトル図にすると↑上方向となり、コンデンサへの電圧Vcは↓下向きになると思います。(RLC直列回路のときは誘導性の場合、サセプタンス成分への電圧はVl-Vcで電圧を求めますよね?)とすると位相差は180°となり、電位差は電源の右側が接地(0[V])されていると考えるとVa=20[V]↑、Vb=18[V]↓となり、電位差は20+18=38[V]では?と考えてしまいます。 私の考えが間違っているのでしょうが、考えのどこが間違っているのか理解に苦しんでおります。どなたか正しく明快な回答をお願い致します。 電位差測定(pH電極)について 電位差測定について疑問があります. 代表的なものとして,pH電極がありますが, このpH電極を,ガラス電極(内部電極は白金)と基準電極の電位差を測ることでpHを測定している事は理解しました. ガラス電極で生じる内部液と,サンプル液の膜電位でネルンストの式から, 水素イオン濃度を検出しているという事ですよね. ここで疑問なのですが, ガラス電極と基準電極の間に,電流はどのように生じるのでしょうか? 電極間の電位差を計測しているという事は,電流が流れていないと,電気回路として一周しません. また,基準電極は銀塩化銀電極等の不分極電極ですが,不分極という事は,電流は流れないのでは・・・・ 詳しい方,電極,測定溶液の電子移動に関して分かりやすく解説頂けないでしょうか? 50ボルトの電位差で加速された電子の波長と速度 1ボルトで加速された電子の運動エネルギーを1eVという。 このときの電子1モルのエネルギーは96.5kJ/molである。 50ボルトの電位差で加速された電子の物質波の波長(nm)と速度(m/s)を求めよ。 という問題で、このような問題解くの初めてで意味わからなかったので、 1eVについて調べたら、 『1eVとは、1Vの電位差のある場所で電子1個が得るエネルギーのこと』 とあったので、 『』内のエネルギーをXと置いて、 電子6.02×10^23個(=1mol):96.5×10^3J=電子1個:X(J) ∴X=1.60299×10^-19(J) 50電位差のときは、電子1個が得るエネルギーは50eVなので、 1.60299×10^-19(J)×50=8.01495×10^-18(J) E(J)=h(Js)ν(s^-1)より、 1.60299×10^-19(J)=6.63×10^-34(Js)×ν ∴ν=1.208891×10^-16(s^-1) E(m^2・kg/s^2)=m(kg)c^2より、 8.01495×10^-18(J)=m×(3.00×10^8)^2 ∴m=8.9054×10^-35(kg) λ=c/νより、 λ=3.00×10^8/1.208891×10^-16=2.48161×10^24(m)(=2.48161×10^33nm…波長の答え) ドブロイの式 λ=h/{m(kg)×v(m/s)} より、 v=1.847539×10^25(m/s)…速度の答え と解いてみたのですが、 やけに答え大きすぎるし、 基本的な問題なのにどこが間違っているのかがわかりません。 ご指摘お願いいたします。 電位差について ある問題集の問題文の一部です。 『電界Eが区間内で一定の値で分布する場合、区間X1~X2[m]の電界がE[V/m]のときの電位差V[V]は、次式で表される。 V = -E(X2-X1) [V] 』 とあるのですが、上式のEの前に付いているマイナス符号の意味をどなたか教えてください。 電子電荷のマイナスを表しているのでしょうか? ご回答よろしくお願い申し上げます。 電界における電位差 等電位差をもつ電界中で、+1[C]の点電荷を移動させて仕事を考える問題です。 まず問題文で、20[V]の電気力線のある場所から同じ20[V]の電気力線上の別の点まで移動させる時の仕事は? これが0なのは分かるのですが、別の項目で 「電界に沿ってd[m]はなれた二点間の電位差は、電界の強さ×d=V[V]。これを用いて仕事が求められる」 とあるのですが、電気力線を飛び越えて移動する時と、電気力線に沿って移動する場合とではどう違うのですか。 また、仕事そのものに関して、電位の小さいところから大きいところに点電荷を移動させた時、その仕事は正になりますよね。しかし、私の解いていた問題では、20[V]の電気力線から10[V]の電気力線に移る時にした仕事が10[W]になっており、逆に10[V]の電気力線から40[V]の電気力線に移る際には-30[W]となっているのです。 符号が逆のような気がするのですが、どうなんでしょうか。 そもそも仕事がマイナスになるのは、進む向きと力が互いに逆だから起こるのですよね。 他の問題では 「+2×10^(-4)の正の点電荷をある点AからBへ移動させる時、外力が6Jの仕事をしたとすると、AとBではどちらが電位が高いか」 に対して 「Bの方が3×10^4[V]高い」 となっていたので、どちらかが間違っているようにしか。。 それとも「外力」というのと「点電荷自身」とでは意味が違うと言うことなんですか。 以上、電気力線の「沿って進む」と「超えて進む」についてと 仕事について教えてください。御願いします。 電位差について 2 ごめんなさい。 下の電位差につて2で質問がちんぷんかんぷんだったので 書き直します。そして削除依頼をしておきます。 改めて質問します。 下のスレで電位差について質問をしたものです。 http://okwave.jp/kotaeru.php3?q=2307117 自分の知りたい事をもっと明確にするためにもう一度質問させてください。 ここにまったく同じ大きさの鉄板A、B,Cがあったとします。 鉄板Aは+2Vに帯電しているものとします。 鉄板Bも+10Vに帯電しているものとします。 鉄板Cは-6Vに帯電しているものとします。 (1)当然鉄板AとBを近づけると斥力が働きますよね。 (2)また鉄板AとCをちかずけると引力が働きますよね。 (3)、(1)の状態の時、鉄板AとBの間に適当な値の抵抗R1をいれ短絡させます。 (4)、(2)の状態の時、鉄板AとCの間に抵抗R1を入れて短絡させます。 で、質問なのですが、 (3)と(4)で抵抗R1に流れた電流は(引力とか斥力に関係なく)等しいと考えて良いのでしょうか? よろしくお願いします。 電位差と電荷の流れ 先日、電位差のことを調べようと思い、ネットサーフィンをしていたところ、ちょっとわからない文章に出会ったので、質問をしたいとおもいました。 下記URL 物理、負の電流 -電流について http://okwave.jp/qa/q8150726.html No3さんの回答の中の一節、「高い位置にあるタンクから低いタンクにホースで水を移すとき、コックを開ければ、高いほうから低いほうに水は移動しますが、上のタンクの水が下のタンクに移動するのではありません。もし色のついた水だと、上のタンクから数センチも進まないうちに、下のタンクにの水は増えています。 電荷の担い手は、電子であったり陽イオンであったり陰イオンであったりα線(ヘリウム原子核)だったりしますが、その担い手と電流を混同してはなりません。」の中の、{もし色のついた水だと、上のタンクから数センチも進まないうちに、下のタンクにの水は増えています。}の意味がわかりません。これは、どういった意味でしょうか。 よければご教授おねがいします。 1000Vの電位差で加速された電子に伴う物質波の波長を求めよ。 1000Vの電位差で加速された電子に伴う物質波の波長を求めよ。 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 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 熱帯魚の飼育って簡単に出来る趣味なの? 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
お礼
丁寧なご説明有難うございます。 ローレンツ力自体は知っているのですが、 あらためてWikipediaの説明を読み、勉強になりました。