ふとした疑問です．
ふとした疑問です．
nemo さんの書込 (2005/05/03(Tue) 23:02)
みなさん，こんにちは． 私は今物理科の4年でありながら次のような 疑問が浮かんでしまい夜も寝れない(実は熟睡できてます．笑)状態なので ご意見を聞かせて下さい．
電荷分布ってありますよね？例えばここに-3クーロンありますと いった場合に僕は電子のイメージは小中学校での粒子のような イメージしかなくてたくさんの電子があるといったことを想像してしまします． そうすると電磁気力によって反発をうけるような気がして そこに-3クーロンの電子って存在できるのかなぁ？と思いました． こういった場合は電子が存在っていうよりは 物理量には電荷と呼ばれるものがあって， それは量子エネルギー(電気素量分？)の ようなものでとびとびの値しか持たないということでしょうか？
ご意見があったらお願いします．
Re: ふとした疑問です．
Goodluck さんのレス (2005/05/04(Wed) 09:58)
nemoさん初めましてGoodluckと申します．よろしくお願いします．
さて電荷分布ということなのですが，多分電子＝電荷と勘違いされているのでは ないかなとお見受けしたのですがいかがでしょうか？ 電荷と電子は別物でして電子は約１．６０２＊１０^（−１９）（Ｃ）という電荷を持っております．（見づらくてすいません，Tex早くマスターします） 量子エネルギーのように飛び飛びの値といいますと電子の軌道の話なのでしょうか？ ちょっと質問の意図が分からないのですが 基本的に電子はレプトンと呼ばれる軽い粒子に属しており， 電荷は上で示した通りです． 電荷分布というのはスピンしてるエレクトロン（電子）ですが， その電荷の分布状況によってはマグネティックフィールド（磁場）や電場 の方向が変わってくるなど重要な要素になるのではないでしょうか． これは単体の電子の話ですのでもし原子ｌｖまたは分子ｌｖでの話でしたら申し訳ない． 専門の人のレスをお待ちしてます＾＾
Re: ふとした疑問です．
やかん さんのレス (2005/05/04(Wed) 10:53)
nemoさん，goodluckさん，こんにちは（素人やかんのレスです）．
＞電磁気力によって反発をうけるような気がして
あっ，私もそう思う・・・．にもかかわらず，素電荷以上の電荷分布が 物理の問題なんかに書いてあるっていう事は，その力に反しても，存在できるっていうことかなあ・・・．髪の毛を下敷きでゴシゴシやると，静電気現象が見られるけど，やっぱ電子の乗り移りやすさのほうが，斥力に勝って，帯電するのでしょうかね．ところで確か本に出てたのですが，１クーロン同士の及ぼすクーロン力ってすごいらしいですね．確かタンカー動かせるような力だとか．違ったかな・・・．
Re: ふとした疑問です．
Goodluck さんのレス (2005/05/05(Thu) 08:20)
やかんさん，こんにちは．
少し分かりやすく書かれてるHPがありましたので以下にアドレスを記載します．
電荷に関しては物としてではなく性質として扱うことが物理学の基本となっています．ある粒子が反発したりくっつき合ったりする力が強いというのは電荷が大きいからだという風に解釈するのであると． しかし上のHPを見る限り量子的性質に触れ，それを真空という概念から派生してきたものであると書かれているのは私にはとても興味深いです．（真空を勉強したいと思っているからです）
素電荷以上の電荷分布というところが私の頭では理解できないのですが， どういうことなのかもう少しだけ説明してもらえないでしょうか？
１クーロン同士の及ぼす力ですが．
|52e4ad797d8b62200a43de576a824f0d|（上手くいってるといいなぁ…）
これがクーロン力を表す公式ですね．
１クーロンを上の式に放り込んでやりまして１ｍ離れている置いてみると．
|62e57a67ab48268a92cb467a006eba3c|
となります．これはシロナガスクジラの重さを力で換算した平均が
で表されることからも分かると思いますがぶっ飛んだ力ということになりますね．
参考までに…．失礼します．
Re: ふとした疑問です．
Goodluck さんのレス (2005/05/05(Thu) 08:29)
あら．とんでもないことになってますね…． お恥ずかしい． 上の式ですが一番上はクーロン力を表した式で， 二つ目の式は8.988*10^9（Ｎ） 三つ目の式は1.9*10^6（Ｎ） となる予定でした． 脳内変換で読んで下さい（苦笑）
Re: ふとした疑問です．
やかん さんのレス (2005/05/05(Thu) 19:55)
Goodluckさん，有難うございます．すごく分かりやすそうなページですね． まだきちんと読んでないのですが，絶対読ませていただきます！ :)
＞素電荷以上の電荷分布というところが私の頭では理解できないのですが， どういうことなのかもう少しだけ説明してもらえないでしょうか？
うわああ，調子に乗って不正確かもしれない言い方をしてしまいすみません・・． 電荷の最小量が，電子が持つ電荷量だと思い，何々クーロンと言う場合，必ず電子の電荷量の整数倍になってると思い，電子の電荷２個分以上，と言う意味で使っちゃいました（スミマセン・・）．でも１クーロン間の電気力がぶっ飛んだ力だというのは合ってたようで，ちょっとホッ，としました (^^;
Re: ふとした疑問です．
nemo さんのレス (2005/05/06(Fri) 00:14)
自宅がネット環境にないため，なかなか返信を することができないnemoです．
Goodluckさん，やかんさんご意見ありがとうございます．
まず，調べてみたことを・・・． 電気的現象のもとになるものを電荷というみたいです． また，どんな帯電物質の電荷も，素電荷-eの整数倍になっているらしいです． 普通は整数倍といっても値が大きいので電気量は連続的であるかのように 扱っても実用上差し支えないのだそうです． (岩波の電磁気学，牟田泰三著より引用)
>Goodluckさん その通りです． 例えば，負の電荷といった場合，電子の集合体を想像してしまっていました．
量子エネルギー・・・というところは上記引用部分の電気素量の 整数倍のことをさしています．
そもそもの疑問というのが 電磁気の教科書等で見かける"電荷分布"というものはなんなのか？ というところからきています．
"電荷分布というのはスピンしてるエレクトロン（電子）ですが" と書かれていますが，やはり電子が集まっているのでしょうか？
やはり，僕の結論としては電荷というのは性質であり， 昔からのイメージのせいで混乱していたみたいです． 現段階として(僕の中でですが)そのようなことは 考える必要がなかったかもしれません． 頭の中で整理できたら自分の考えをまた書きたいと 思います．
Re: ふとした疑問です．
Goodluck さんのレス (2005/05/06(Fri) 10:03)
＞やかんさんnemoさん
私も勘違いをしていました．電荷分布というのを良く知らないで返信してしまったことをお詫びします．私のなかでは電子の中にもプラスとマイナスの電荷が存在しマイナスの電荷が電子の外殻を被っているイメージでありましたそれゆえスピンしている電子の表面にマイナスの電荷がどのように分布しているのかが問題になると考えておりました． どうやらスケールが違い電荷の最小単位である電子がその原子または分子の中でどのように分布しているのか？ということが電荷分布の意味であるように思われます． もしかしたらこれも勘違いしているのかもしれません． やはり教授など権威に聞くのが一番かと思われます，恥の上塗りになる前にレスを控えたいと思います．（手遅れ？）失礼します．
Re: ふとした疑問です．
nemo さんのレス (2005/05/08(Sun) 00:59)
>Goodluckさん 電荷分布でも電子があるなら負となるだろうけれども 正ならば何があるのでしょうか？？？ イオン化されてたり・・・？？？
おそらく電磁気の枠組みでは 気にしないというのが正解でしょう． 量子論とかまでいくとどうなんでしょうか？？？ 負の電荷といったら電子のような粒子の集まりだと 考えるのでしょうか？
Re: ふとした疑問です．
nobu さんのレス (2005/05/08(Sun) 18:58)
nemoさんはじめまして 物理のかぎプロジェクトメンバーのnobuです．
とても難しい質問ですね．僕なりの意見を書いてみますね．
電荷分布というのは文字通り電荷の分布で，その源となるのは電子や陽子だと思います．当然，負の電荷分布があるときにそこに2つや3つの電子がいることもあります．そしてもちろんその間にはクーロン力が働きます．一つの原子（例えば炭素C）を考えたとき，この原子の周りには6個の電子が原子核の周りに分布しているのでそれぞれが反発仕合ますが，核にある正の電荷による引力の方が多きいのでまあ吹っ飛ばずにすんでいます．
原子核自体はもっと微妙で10^-14mというとても小さい空間の中に陽子がひしめき合っているのですからものすごい反発力が働きます．しかし実はこの反発力を遙かにしのぐ核力という力（引力）が働いていて原子核は吹っ飛ばずにすんでいます．
Re: ふとした疑問です．
やかん さんのレス (2005/05/08(Sun) 20:20)
＞正ならば何があるのでしょうか？？？ イオン化されてたり・・・？？？
nobuさんの，おっしゃるように陽子かなあ． あるいは電気的に中性な原子から電子がとれた 陽イオンみたいなもんでしょうかねー． 電荷って，陽子とか電子が持ってる属性みたいな ものだからそれ以上は突き詰められないのかなあ．
Re: ふとした疑問です．
崎間 さんのレス (2005/05/09(Mon) 01:27)
nemoさん，Goodluckさん，やかんさん，nobuさん，こんにちは．
大抵の物質では，プラスマイナスがバランスして電荷が打ち消されていますよね．そのバランスが崩れた結果が，電荷として現れています．
> ここに-3クーロンあります
は，
> この辺りはバランスが崩れており， > -3クーロン分の電荷が現れています． > ちなみにあっちは+3クーロン分が現れています．
なんて考えると，少しは理解しやすくなる，かもしれません．
--> Goodluckさん
どうも，お久しぶりです！ TeX数式は 
ではなく ＜tex＞〜＜/tex＞ タグ（＜＞は半角）で括るとでますよ！
Re: ふとした疑問です．
nemo さんのレス (2005/05/10(Tue) 16:51)
nobuさん，やかんさん，崎間さんご意見ありがとうございます．
>nobuさん
>電荷分布というのは文字通り電荷の分布で， >その源となるのは電子や陽子だと思います
やはりそうなのでしょうか？ 物質はレプトンやクォークからできている以上，電荷というのは そういった粒子がそこに存在する(電荷が合うように)ということなのでしょうか？
次のような時はどのように見えるのでしょうか？ 球の導体があったとして，今それが-eに帯電されていたと したら，表面積をSとして電荷分布は-e/Sとなるのでしょうか？ それとも粒子(この場合は電子？)が一箇所に見えるという ことなのでしょうか？どちらなのでしょうか？
Re: ふとした疑問です．
湯気 さんのレス (2005/05/10(Tue) 22:31)
時々拝見させていただいていました． 初めて書かせていただきます，物理学科を中退した湯気と申します．
「電気的に中性な導体に電子を一個加えるとどうなるか」 という問題ですが，導体には自由電子があるので， 加えた電子と自由電子が反発し合い，最終的には， 導体表面全ての電荷分布が等しくなるような 状態（-e/S）になると思います．
Re: ふとした疑問です．
nemo さんのレス (2005/05/10(Tue) 22:45)
湯気さんありがとうございます．
>「電気的に中性な導体に電子を一個加えるとどうなるか」 僕は"電子を加えた"ではなくて"電荷を加えた"としか書いていないのですが "電荷を加えた"＝"電子を加えた"なのでしょうか？
仮にそうであるとしても >導体には自由電子があるので，加えた電子と自由電子が反発し合い，最終的には，導体表面全ての電荷分布が等しくなるような状態（-e/S）になる
なぜ最終的にそのようになるのでしょうか？ 絶えず電子が動き回るとそうなるのでしょうか？
Re: ふとした疑問です．
湯気 さんのレス (2005/05/11(Wed) 02:17)
> 僕は"電子を加えた"ではなくて"電荷を加えた"としか書いていないのですが > "電荷を加えた"＝"電子を加えた"なのでしょうか？
「-e に帯電されている」と「この場合は電子？」と書いてあったので， てっきり電子１個を加えたと思い込んでしまいました． 違ったのならごめんなさい． 正確には，"電荷を加えた"＝"電子を加えた"ではありません． 電荷を持っていれば，電子でなくても，何でも良いですね．
>> 導体には自由電子があるので，加えた電子と自由電子が反発し合い， >> 最終的には，導体表面全ての電荷分布が等しくなるような状態（-e/S）になる
> なぜ最終的にそのようになるのでしょうか？
導体に電子を加えると，加えた部分の電位が低くなり， 球の反対側との電位差が生じます． 電位差を埋めるように，電子が移動するので， 最終的に，電位差が無くなります． 導体が球ということなので，電荷分布が均一になります．
蛇足ですが，導体の場合は，電位が一定になるが， 必ずしも電荷分布が均一になるというわけではありません． van de Graff静電発電機が良い例です．
Re: ふとした疑問です．
やかん さんのレス (2005/05/11(Wed) 12:57)
湯気さん，はじめまして！よろしくお願いします！
＞nemoさん ＞なぜ最終的にそのようになるのでしょうか？ 絶えず電子が動き回るとそうなるのでしょうか？
単位面積で考えると，平均値みたいな事なんで しょうかねえ・・・．電荷の値は不連続でも面積は連続だから いいのかなあ．
こないだ読んだ本に通常の原子核内の密度は一定だと書いてありましたけど 量子的な振る舞いって不思議ですね．うんと小さくて動きが速いと 平均値が物言うんでしょうかね．また変な事言ってたらすみません．
Re: ふとした疑問です．
nemo さんのレス (2005/05/13(Fri) 19:50)
湯気さん，やかんさんありがとうございます．
>導体に電子を加えると，加えた部分の電位が低くなり， 球の反対側との電位差が生じます． 電位差を埋めるように，電子が移動するので， 最終的に，電位差が無くなります． 導体が球ということなので，電荷分布が均一になります．
ここでは仮に電子がひとつなのに均一になるのでしょうか？
>van de Graff静電発電機 すいません． 僕は検索能力がなくて調べられませんでした． よくわかるサイトがあったら，もしよかったら教えてください．
あまり書き込みがないようなので この質問自体はとりあえず終了します． もし何か知っている人がいらっしゃればレスください． また，僕も何かわかればレスします．
Re: ふとした疑問です．
やかん さんのレス (2005/05/14(Sat) 18:21)
van de Graff静電発電機がちょこっと載ってましたので ご参考になれば・・・．
