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変化する磁界から電子が受ける力
vq100mgの回答
- vq100mg
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ANo.2 補足を拝見しました。 項目順の説明は難しそうですが、一応全項目に関連した話になると思います。 「ポテンシャルは意味を為しません」と書きましたが、電磁誘導を納得するのにとても重要だと思いますので、この辺りの説明からになります。 「保存場でない」「ポテンシャル場でない」などの表現もあります。 検索すれば沢山ヒットすることと思います。 ポテンシャル場の例は電界や重力場です。 電荷や質量を移動させる際、仕事は経路に関係なく、最初と最後の２端点の電位（位置）だけで定まります。 電磁誘導の場はそのような日常の常識的な場では無いという事です。 具体例をあげてみましょう。 円卓があり、中央にあなたの導体ループがセットしてあります。 磁束は細い柱で上下方向に貫いていますが、径方向に関しては導体ループの内部に留まっているとします。 方位を示すのに時計の文字盤を使いましょう。 11 時と 1 時の位置に導体ループの端点があり、あなたが 12 時の位置、Ａ君が 6 時の位置に座しています。 端子電圧、すなわち導体ループの「二端点の電位差」を測定するのが目的です。 電圧計としては、２本のテストリードを備えた俗称テスタをイメージして下さい。 あなたはたぶん 785 V を得るでしょう。 Ａ君はどうでしょう。 もしかすると零 V かもしれません。 両方の手で１本づつリード線を持ち、導体ループの両側から磁束の柱を抱え込むように両端子にアクセスすれば零 V です。 導体ループとリード線の直列ループは磁束に鎖交していませんからね。 勿論片側から２本のリード線を回せば、あなたと同じ 785 V です。 さらにテストリードを両側から交差させて当てれば電圧は２倍です。 ２ターンになりますからね。 テストリードそのものが引き回される空間には、一切磁束の無い事を強調しておきましょう。 それでも経路に依存して測定結果は異なるのです。 一意性が無いという事を測定条件の不備と捉えることも出来るでしょうが、ポテンシャルの概念が通用しないと解釈したほうが発展性があります。 「導体ループに沿った電界は零、積分結果の電圧も零」というのは、両側からアクセスしたＡ君の立場です。 電磁誘導による電界は、電子が移動し導体が分極する事により生じる電界と相殺しているのです。 まず無負荷で、感じを掴むのが良いと思います。 ランプ波形の最中（磁束直線変化時）は電子の動きはありません。 では負荷を繋いだらどうなるのか。 両端の帯電とも言うべき前記分極電子が外部に放電される事になります。 そうすると、電磁誘導の電界を相殺する為の電界が不足しますから、自由電子の移動が余儀なくされます。 これが負荷電流のメカニズムだと思います。 ところで負荷電流があるとＡ君の電圧計の指示は零ではなくなります。 導体ループの抵抗に負荷電流を掛けた値になります。 電磁誘導の起電力は測定されないが、抵抗による電圧降下分は測定されます。 不可解な点などあれば、ご指摘ください。
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