Chippy さんの書込 (2006/09/03(Sun) 21:57)

この問題の考え方について教えてください．+Qの電荷がどの様に金属の輪に影響をあたえているかがよく判りません．

電荷を帯びないドーナツ状の金属の輪があります．この輪の穴の中心に+Qの電荷を置くと，輪の周囲にどの様な変化をもたらすか． 正しいものを選びなさい

あ）金属のドーナツ輪の内側は(-Q)の電荷を帯びる い）金属のドーナツ輪の中心付近は電界ゼロ． う）輪の外側の空間は電界ゼロ え）ドーナツの穴の空間において，+Qの電荷と輪との空間は電界ゼロ

本例ならば図があるのですが，図を書き入れる事ができませんでしたので自分なりの言葉で書いております，もし不可解な点がございましたら，お知れせください．

yama さんのレス (2006/09/03(Sun) 22:16)

電流が流れていないとき，導体内部の電界がどうなっているか考えてみましょう．

Chippy さんのレス (2006/09/03(Sun) 23:07)

yama回答ありがとうございます．

ドーナツ輪の内側は(-Q) ドーナツ輪の外側は（-Q) 閉曲面の中心は電解ゼロになると思います．

しかし，空洞内部とドーナツ輪外部の電界がいまいちよくわかりません．

yama さんのレス (2006/09/03(Sun) 23:34)

「金属のドーナツ輪の中心付近」というのは，金属の内部のことかと思っていたのですが，そうではなくて穴の中心付近のことでしょうか．穴の中心には電荷があるので，その付近の電界は0ではありません．

静電誘導によって，ドーナツの輪の内側は負に帯電しますが，その電気量は -Q ではありません．

Chippy さんのレス (2006/09/03(Sun) 23:48)

回答ありがとうございます．

私の書き方が悪かったようなので訂正いたします．すいません．

ドーナツ輪の内側は負に帯電 ドーナツ輪の外側は正に帯電 ドーナツ輪の中（胴体内部）はゼロになると思います． ドーナツの外側の外界はゼロ ドーナツの空洞（電荷と胴体の間）もゼロになると推測しましたが．

yama さんのレス (2006/09/03(Sun) 23:59)

>ドーナツの外側の外界はゼロ >ドーナツの空洞（電荷と胴体の間）もゼロになると推測しましたが．

電界が0ということは，電気力線が存在しないということですが，本当に存在しないのでしょうか？ 電気力線がどうなるか図に描いて考えてみてください．

Chippy さんのレス (2006/09/04(Mon) 00:16)

申し訳ないですが，私の知識ではこの問題の電気力線が書ききれません．

yama さんのレス (2006/09/04(Mon) 00:46)

電気力線をきちんと描かなくても，たとえば正電荷から負電荷に向かう向きに電界が生じるというようなことを考慮すると電界の様子が次のようになることが分かると思います．

← +○- ← ◎ → -○+ →

ただし，○はドーナツの断面で+-はドーナツ表面に帯電している電荷，◎は +Q の電荷を表しています．そして，←や→が電界の向きです．

mNeji さんのレス (2006/09/04(Mon) 02:05)

横から失礼します．

他のことに手が掛かっていて，横で眺めているだけなのですが，ドーナッツの内部にないばあい，電気力線の一部は，無限遠方に行ってしまうのではないでしょうか？

yama さんのレス (2006/09/04(Mon) 07:20)

その通りですね．だから，ドーナツの輪の内側に誘起される電荷は -Q にはならないわけです．

mNeji さんのレス (2006/09/04(Mon) 19:27)

yamaさん： コメント感謝します．

この問題もそうですが，授業で静電誘導につい説明する時に「クーロンの法則とガウスの法則を関連付けて教えていない」ような気がしてきました．当然，電気力線が電荷から出てきて，電荷で終わるか，無限大まで伸びきるかのイメージが出来ていないように感じます．

この問題は，その点，金属が1つと言う意味では，教育的ではありますね．

Chippy さんのレス (2006/09/04(Mon) 23:23)

yamaさん，ご丁寧な解説をしていただきまして，本当にありがとうございます． 導体の外界と内界のイメージが全然掴めておりませんでしたのでとても参考になりました．

ありがとうございます．

yama さんのレス (2006/09/05(Tue) 00:04)

静電誘導がある場合の電界の様子などは，当然ガウスの法則に関連させて説明することになりますが，言葉や数式による説明だけでは，なかなかわかりにくいところですね． いろいろな場合の電気力線の図が，教科書にのっていれば，視覚的に理解しやすくなると思うのですが・・・．

mNeji さんのレス (2006/09/05(Tue) 02:44)

> いろいろな場合の電気力線の図が，教科書にのっていれば，視覚的に理解しやすくなると思うのですが・・・．

最小限を考えると，金属同心球殻の半径を変えた論議をしていくと，色々なケースを説明できると思うようになって来ましたが...．まだオボロゲなイメージですが．