• ベストアンサー

導電体であっても真空の誘電率分は電気力線がありますか?

通常の金属は少し抵抗をもっていますので 完全に抵抗のない導電体を仮定してここに電圧をかけたとします。 導電体は高校物理の考えからすると、電気力線は全く通さないはずです。 一方で、どんな物質であっても真空の誘電率分電荷を貯めるため、 そのため電気力線が存在するという話を聞きました。 そうすると導電体であっても真空の誘電率分は電気力線があるのでしょうか?

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
noname#175206
noname#175206
回答No.3

 抵抗のない導電体(超伝導体)に電圧をかけると、電子の質量を無視すれば一瞬で無限大の電流が流れ、電源が壊れないとして、そのエネルギーが有限なら時間0でエネルギーが尽きます。電源に内部抵抗があれば、やはり一瞬で電流は0に戻り、内部抵抗が0なら無限大の大きさの電流が流れ続けます。  基本的に物理学はこのような状況は扱えません。無限大が出てきたり、0で割るなどがでてきたら、計算はあきらめるのが普通です(分母が無限大とか、0で扱うことがあるなど、例外はあります)。  実際は電子には質量があります。電流とは電子を流すことですから、電圧をかけると電子を加速していって初めて電流が流れることになります。電子はどんどん加速され、電流は増えていきますが、電圧が一定として、一瞬ではなく一定の率です(注:非相対論的説明です)。質量のある物体に有限の力を加えるのですから当然ですね。すると本来は抵抗が0の伝導体でも、抵抗があるような状況になります。ですから、超伝導体でも電圧がかかっている限り、抵抗があるような状況で考えるしかありません。  誘電率はいいQ&Aがあります。どこら辺までのレベルの勉強なのかもちょっと触れられていますね。 http://oshiete.eibi.co.jp/qa439717.html

その他の回答 (2)

  • foobar
  • ベストアンサー率44% (1423/3185)
回答No.2

完全に抵抗のない導体に電圧をかける、ということ自体が矛盾しています。 (完全導体はどれだけ電流が流れても電圧効果が0で、電位差が生じない。)

  • watch-lot
  • ベストアンサー率36% (740/2047)
回答No.1

導体内部には電界は存在しませんから、電気力線もまた存在しません。

関連するQ&A

  • 誘電体上の電荷密度

    物質表面の電荷密度は表面電場を誘電率で割ることで得ることができます。 導電体の場合には、電気力線が表面に対して垂直なので計算は簡単ですが http://www.f-denshi.com/000TokiwaJPN/32denjk/fig/1602.gif この絵に描かれてあるように、誘電体の場合には電気力線が90°以外の角度でも 入ることができます。 となると、誘電体上の電荷密度を計算するためには 表面に対して90°ではなく電気力線に沿った角度での電場、 すなわち電場の長さを誘電率で割る必要があるのでしょうか?

  • 電気力線の本数

    ガウスの法則を用いて電場を求める場合に、 問題文に「電荷Qは、Q/ε本の電気力線を発生する。(ε:真空の誘電率)」 と書いてあります。 電荷を誘電率で割ったものが、なぜ電気力線になるのかイメージが わきません。 アドバイスをお願いいたします。

  • 誘電率と導電材料

    比誘電率がほぼ1の材料(構造体)の誘電率を大きくしたい場合に、カーボンなどの導電材料をその構造体に付着させると、比誘電率が大きくなるのですが、これはなぜですか?。構造体の電気抵抗を小さくすると(電気が流れやすくなると)、比誘電率が大きくなるという現象がピンときません。よろしくお願いします。

  • 誘電率は非誘電率?

    変な質問ですが、誘電率とは直感的なイメージで言うなれば電気力線をどれだけ密集させることが出来るかの度合いとでも言えるものだと思います。 ところで、ガウスの定理E=q/εを考えた場合、電場、直感的なイメージで言うと電気力線の密集度は電荷に比例し、誘電率に反比例します。 この式を解釈すると、誘電率が大きいと電気力線の密集度が小さくなります。即ち、電気力線を誘導しているのではなく、その逆のように思えます。 実際、誘電率は直感的イメージで考えると電気力線を誘導し密集させる割合と思うのですが、ガウスの法則の解釈のどこに間違いがあるのでしょう? 知識が断片的で繋がりません。お願いします。

  • 真空の誘電率とその他について

    誘電率についての考え方がわかりません。 教科書を見ても「真空の誘電率をε0としたとき」としか書いてません。 クーロン力の式から考えれば、 2つの点電荷の間が真空状態の時と 点電荷の間に何かがある時に及ぼしあう力ということになるのでしょうか? もしそうだとしても納得できません。 単なる係数だとしてもなんかひっかかります。。

  • 電気力線の考え方

    物理の本に、点電荷からはウニの針のように全球面から電気力線がでていると書いてあります。そこで、この点電荷を回転させると、電気力線も回転するのでしょうか。回転すると考えると、近くの他の電荷は動くことになりませんか。動くとすると、点電荷からの一様な電界分布という考えが成り立たないのではと、混乱しています。教えてください。

  • 誘電率について

    誘電率についての質問です。 誘電率について調べているのですが、よくわからないところがあります。 金属などの導体には誘電率がない(無限大)だというのはなんとなく イメージできるのですが、導体である食塩水にも誘電率が あるというのを見かけました。食塩水は導体なのに なぜ誘電率があるのでしょうか?また、濃度、測定周波数ごとに 誘電率は異なっていました。なぜなんでしょうか? また、もうひとつききたいことがあります。 ある陰電荷を含む物体があります。その物体中の陰電荷が増えるにつれて その物体の誘電率も増加したりするのでしょうか? いろいろごちゃごちゃしてますが、回答よろしくお願いします!

  • 炭素は導電体?

    炭素って導電体ですか? ネットで調べると導電カーボンなどという言葉が出てきますが 導電でないカーボンもあるのですか? 周りの人に聞いたのですが 「鉛筆は電気を流すでしょ?」 「金属じゃないから電気は流さないでしょ」 「釣竿は感電するよ」 「純粋なCは電気流さないんじゃない?」 「カーボン抵抗ってあるんだから完全な導電体じゃなく結構抵抗値もてるんじゃない」 などなど答えがまちまちで・・・ どなたか教えてください。 わたしは電気屋で科学は全然なので困ってます。 よろしくお願いします。

  • 導体の誘電率

     導体の内部静電場が0になる事は、ふつう最小エネルギー定理からかな?、と思うのですが、この解法は電荷移動の過渡過程を考えていません。それで自由電子モデルを使って、少しだけ過渡過程を考えてみました。  孤立した導体に外部電場がかかるとOhmの法則から、自由電子が移動を始めますが、誘電体のイメージと重ねると、誘電体では原子や分子から出て来ない電子が自由電子として飛び出してきて、外部電荷を完全に打ち消すような表面電荷になると思えます。 (実際には飛び出さずに、電子軌道を乗り換えるだけですが)  よって導体は電気感受率∞の誘電体ですが、逆にそうなると、電荷分極が起こるより先に内部電場が消えてしまって、表面に移動した自由電子を除き、残りの部分は電子軌道のランダム乗り換えで拡散し、結局分極はほとんど起こらないような気がします。  という訳で理想化すれば、導体の誘電率は真空の誘電率ε0に等しいという話になります。この意味は、電束に関する微分形のガウスの法則を表面電荷に対して、導体表面の法線方向のデルタ関数を使って、強引に電場で書いてやった場合、そこに登場する物質の誘電率が、ε=ε0という意味です。  しかしこのサイトのいくつかのQ&A(金属の誘電率)を読むと、周波数0の直流に対応するような電場の場合(まさにいま考えている外部電場)、誘電率は「-」という記述が見られます。上記のようなモデルは、やっぱり粗すぎるのでしょうか?。  それとも誘電率は「-」とは、電磁場の方程式系を正直に解いた場合に、結局定常状態では電場は導体内部に侵入できないという事を表す記述なのでしょうか?。適切に誘電率「-」ならば、導体内電場なしと解釈できるので。  よろしくお願いします。

  • 誘電体の形における誘電率の変化

    2種類の誘電体の界面に分極電荷を考えるとき、2つの誘電体の誘電率がε1、ε2のままであるかどうか教えてください。つまり、ε2の形を変えて挿入した際、誘電率に変化は生じるかどうかってことです。