• ベストアンサー

作用反作用について・・

ekitaigenzouの回答

回答No.3

難しいご質問ですね. かなり前になりますが, 以下は,高校の物理の先生が雑談で言っていた話で正確さには欠けますが,参考になれば. 電界中での電荷をもった粒子の運動では, たしかに,反作用の相手が見あたらない様にも見えます. 電荷を持った粒子は電界により力を受ける. (いったい何から力を受けているというのでしょうか?) これは,ある意味では,計算を簡単にするための便法です. 本当は,相手となる帯電粒子もいてそいつは反作用を受けているのですが,それを「電界」という名のものに置き換えて隠してしまうという. 正確に計算するとすれば,影響をうける範囲にいる帯電している粒子すべての力を足し合わせなくてはなりません. また,相手の粒子のいくつかは導体に拘束されていて移動できないかもしれず,その力の釣り合いも考慮しなくてはなりません.これでは大変です. よって,電界を計算しておいてF=qE で力が出てきてしまうのです.こちらの方が簡単ですよね. だから,電界を使った計算というのは,かなり厳密界に近い近似解だと思います. 外国にファインマンさんというのがいて,この電界による力の計算方法に疑問をもち,クーロンの法則にもどって, 粒子同士の力の釣り合いだけで方程式を解いたらしいです.これはファインマン物理学とよばれ,いくつかの物理現象は,電界を用いるよりもはるかに簡単に計算できると言うことです. あまり「電界」「電界」と固定観念を持たない方がいいですね. 要は解ければいいのだから. それでは.

mkmmkm
質問者

お礼

本当に丁寧に解答して頂いて・・ありがとうございます!!すごく参考になりました!また次回も変な質問をするかもしれませんがよろしくおねがいします!!

関連するQ&A

  • 電気力線の問題

    添付した図に3本の電気力線が描かれている (1)正の試験電荷が点Aまたは点Bにおかれたとき、それぞれの場所で試験電荷に働く静電気力の向きを示せ (2)電荷を自由にしたとき、加速度の大きさが大きいのは点Aと点Bの どちらか?理由も示せ この問題がわかりません。誰か教えていただけると嬉しいです。

  • 静電相互作用

    アセトンとクロロホルムの静電相互作用はアセトンの方が大きいということについて、質問です。 静電相互作用は電荷を有するイオン間に働く力と理解しており、分極が大きいと静電相互作用も大きいと考えています。 そこでアセトンとクロロホルムについて考えると、アセトンはカルボニルで分極しており、クロロホルムはC-Clで分極していると思います。 この2つではC-Clの方が分極が大きいと思うのですが、アセトンとクロロホルムとしてみた時にアセトンの方が静電相互作用が大きくなるのはクロロホルムにはC-Clが3つあり、偏りが分散してしまっているからでしょうか? ご教授よろしくお願いいたします。

  • 点電荷の運動について

    点電荷の運動について質問です。 一様な電場中の電荷の運動では、糸につながれた電荷が運動する速さを力学的エネルギー保存則で求める際に、運動エネルギー、静電気力の位置エネルギーの他に重力の位置エネルギーを用いる解法が問題集にありました。 一方、点電荷の運動では、点電荷が運動する速さを力学的エネルギー保存則で求める際に、運動エネルギー、静電気力の位置エネルギーは用いていましたが、重力の位置エネルギーは用いていませんでした。 点電荷の運動では、重力の位置エネルギーを考えない理由はなんでしょうか? 教えてください、お願いします!

  • 近接作用と遠隔作用

    高校の物理の教科書によれば「静止した二つの電荷q1, q2の間にはクーロン力  F = - q1・q2/(εr^2) が働く。また電場Eの中の電荷q1には F=-q1E の力が働き、電荷q2の作る電場は  E = q2/(εr^2) で与えられる」というような説明だったと思います(手元に高校の教科書がないので確かめられませんが)。私はこのような説明の仕方は不適切であると考えます。このような説明ではほとんど全ての人が電場はクーロン力の単なる言い換えであり、ほとんど違いはないと考えてしまうでしょう。電場は「場」を実体と考え、荷電粒子同士が直接相互作用するのではなく、粒子と場が相互作用すると考える近接作用の理論です。近接作用論が自己相互作用にまつわる多くの困難にも拘わらず遠隔作用論に勝利をおさめたことを教えることは、宇宙の見方が天動説から地動説に変わったことを教えるのと同じくらい(あるいはそれ以上に)重要なことではないかと思います。近接作用論が正しい根拠として私が挙げることができるのは 1. 遠隔作用では相対論と適合させることが難しいこと 2. 近接作用と遠隔作用が異なる答えを与えるような問題では、実験は近接作用を支持している(例えば電子は自己相互作用によって異常磁気能率を持つ) といったところですが、これ以外に電荷や電流で作られたのではない電磁場があり、そのような場の中で荷電粒子がローレンツ力を受けることが示せれば場が独立した実在である証拠になるのではないかと思います。マックスウェル方程式は電荷や電流が0でも電磁場は0でない解を持っています。電荷や電流はなしで(磁気単極子もなしで)電磁場だけ存在すると考えられるような例はないでしょうか。高校で近接作用と遠隔作用の違いを曖昧なままにしておくことは天動説を教えるようなものだといったら言い過ぎでしょうか。

  • 静電エネルギー

    無限に長い直線上に正負の点電荷±qが間隔aをおいて 1つおきに並んでいる。点電荷1個あたりの静電エネルギーを求めよ という問題がありました。 答えは、1個の点電荷と他の電荷の間の静電エネルギー総和を求め 電子の各対について静電エネルギーを2回重複して数えているので その総和を2で割って答えとしています。 しかし、たとえば二つの電荷があったときに蓄えられる 静電エネルギーは、それぞれ半分ずつなのでしょうか? さらには、電荷の絶対値が違ったときも半分ずつなのでしょうか? どなたか教えてください。

  • 物理のエッセンス 電磁気

    物理の問題について質問なのですが、 電荷をもつA、B、Cの小球を直線上にAB間の距離をa、BC間の距離をrとしたとき、Cが受ける静電気力の大きさを求めよ。 Aの電荷は+2q、Bの電荷は-q、Cの電荷は+qです。 解答の図を見ると、斥力が大きくなっていますが、AからCにかかる力は、BからCにかかる力よりも小さくなると思うのですが、どうなんでしょうか? 教えてください。

  • 静電気力と外力の仕事について

    +Qの点電荷をA点に、-Qの点電荷をB点に固定する。AB間の距離は2l(m)であり、ABの中点をOとしO点からL(m)離れたABの垂直二等分線上の点をCとする。クーロンの法則の比例定数をkとし、無限遠0(V)とする。 C点での電場は+Qによる電場をE_1とし、∠CAO=θとすると、E_c=(E_1cosθ)*2= {kQ/(l^2+L^2)}*{l/(√l^2+L^2)}*2= 2kQl/{(l^2+L^2)^(3/2)} となる。 一方M点の電位V_mはkQ/{(3/2)*l}+k(-Q)/{(1/2)*l} = -(4kQ/3l) [V]  O点の電位V_oは (kQ/l)+{ k(-Q)/l} = 0 [V]となる。 次に-q(C)の電荷をもつ質量mの小球PをC点におき、ABに平行に一様な電場をかける。するとPに働く静電気力は、一様な電場をかける前に比べ向きが逆転し、大きさが半分となった。 これより一様な電場Eの向きは左向きで、合成電場の大きさはE-E_cで、静電気力の大きさが(1/2)になった事よりq(E-E_c)=(1/2)*qE_c 電場Eの大きさはE= (3kQl)/{(l^2+L^2)^(3/2)} となる。 •問題1 M点でPを静かに放すと、Pは左へ動き出し、やがてO点に達して一瞬静止した。このことからLをlで表せ。 指針: 一様な電場による静電気力qEを外力として扱う。この力は左向きだから仕事は負となる。力学的エネルギーが変化するため、-qE*(l/2)={0+(-q)*0}-{0+(-q)*V_m}の関係式を用いて解く。 ここで質問ですが、まず教科書に外力のする仕事=マイナス(静電気力のする仕事)と書かれていますが、これはどういう意味でしょうか? この問題では『静電気力を外力として扱う』とあり、静電気力=外力のはずですが、『外力のする仕事=マイナス(静電気力のする仕事)』という公式を見ると、外力と静電気力は別物なのかと思ってしまい、しまいには何が何なのか全く分からなくなってしまいました。仕事の符号の意味から詳しく教えてください。 もう一つ質問ですが、この問題で静電気力qEを外力として扱うとありますが、このqEのEは後からかけた一様電場のEとなっていますが、なぜこのEは合成電場E-E_cではない、つまり静電気力はq(E-E_c)ではないのでしょうか? E_cは別の場所にカウントされているのでしょうか? 長くなりましたが詳しい方教えてください。 お願いしますm(_ _)m

  • 水素結合とイオン結合の違いはなんですか?

    例えばHFは電気陰性度が大きいFにHの電子が引っ張られてH原子が正の電荷を帯びて、 他の電気陰性度の大きな原子と水素結合しますが、これは静電気力で引っ張られているという点で イオン結合とどうちがうのか区別が分かりません。大学受験用で、初学かつ独学なので、すみませんが教えてください。

  • 静電気力の正負について

    よろしくお願い致します。電気の分野を勉強しているのですが、力の正負がいまいちよくわかりません。 問題:右向きのE(V/m)の一様な電場中に3点A, B, Cを考える。直線ABは電場に平行で、直線BCと点Aを通る直線Lは電場に垂直になっている。またACの長さはd(m)で∠BAC=θである。重力の影響は無視できるものとする。質量m(kg)、電荷q(c)の小球Pを点Aから点Cを経て点Bへゆっくりと移すとき、外力のする仕事はいくらか?また静電気力のする仕事はいくらか? 答えは 点Bと点Cは同じ高さにあるので、AからBに下げるのと同じ仕事である。 W外力=q(VB-VA)=-qEdcosθ(J) W電気力=q(VA-VB)=+qEdcosθ(J) です。 ここで質問なのですが、W外力については、VB-VAとなっているのはわかるのですが、電気力が、VA-VBとなっているのはどうしてでしょうか? 静電気力というのがいまいちどんなものだかわかりません。 二つの物体に働く力というくらいしかわかっていません。 基本的なところだとは思いますが、静電気力についてどうしてこうなるのか教えていただけないでしょうか。よろしくお願い致します。

  • 静電気力に斥力を引き起こすためにはどうしたら良いですか?

    静電気力に斥力を引き起こすためにはどうしたら良いですか? 前から疑問なのですが、 異なる電荷をもつ物体の間には引力が働き、同じ電荷をもつ物体の間には斥力が働く、 と中学か高校で習ったと思います。 例えば、コンデンサの片方の電極の電位をGNDに落とした状態で もう片方の電極の電位を+5 Vに設定します。 するとコンデンサの両端に、反対の電荷が集まり、コンデンサの二つの電極間には 引力的な静電気力が働きます。 一方で、しかしながら、コンデンサの片方の電極の電位を+5 V状態で もう片方の電極の電位を+5 Vに設定したところで、 コンデンサの二つの電極間には斥力的な静電気力は働きません。 これはコンデンサから見ると、二つの電極の間に電圧が印加されていないため 電荷の移動が起きていないためです。 それでは、コンデンサを使って、斥力的な静電気力を起こしたい場合どのようにすれば良いのでしょうか? 二つの電極だけではどうやっても斥力的な静電気力を起こすことは不可能なように思うのですが どうでしょうか?