電子の存在に無関係に発生する電界とは

質問

できれば高校の物理の範囲でのご説明を宜しくお願いします。

私の理解では、電流や電界の発生は電子の運動に伴うものであって、
電子の存在とは無関係に存在するものではないと思っています。

ですから電流や電界が確認できれば、近くに必ず電子が運動しているとイメージしています。

ところが、電波の説明をちょっと思い出して考えてみたとき、電界が発生し、そこから磁界が発生し・・・ここまでは分かります。そして磁界から電界が発生して、電界と磁界が交互に発生する波が（空中に）できるということになっていたと思います。

電波は真空中でも伝わるとのことですから、電子の存在と無関係に電界が生じているように思えます。

もし、磁界が存在すれば（空中に）電界が生じるという自然現象が存在するなら、永久磁石を振り回したら、周囲に電界が生じそうですが、そんな話は聞いたことがありません。

磁界の変化から電流、電界が発生するのは、発電機の原理（レンツの法則？）
のように、磁界の影響で金属中の電子の運動が変化したことによるものかと思いますので、真空中では起きない現象かと思います。

そうすると、電波の説明で言うところの、磁界の影響から真空中に生じる電界とはいった何なんでしょうか？　磁界の変化がそのまま伝わって行って、アンテナなどで受信するとき、空間の磁界の影響で電子の運動が変わり、電流の変化として測定できるだけではないでしょうか？

私の理解にどこか大きな間違いがあるのだと思いますが、どこが間違っているのでしょうか？　

多分こうだろうといった、曖昧な説明ではなく、具体的な説明が欲しいので、宜しくお願いします。

マックスウェル方程式は、多くの実験結果をまとめたものだと聞きますから、電子の運動から切り離された電界の発生が確認された実験結果などのご紹介だけでもいいので、宜しくお願いします。

回答No.4

tetsumyi

>そして磁界から電界が発生して、電界と磁界が交互に発生する波が（空中に）できる

確かに、その様に説明されていますがこれは電磁波がエーテルを通して広がって行くと言う古典的な考え方の上で説明されたものです。
真空中のエーテルの存在が否定されてから、この説明は正しいとは言えないと考えられます。
マックスウェル方程式は電波が到達するのに時間の遅れが生じる事を示しているだけで電界と磁界が交互に発生して伝わると説明する必要はないと考えます。
相対性理論による光速と同じ空間内での伝播の時間的な遅れとして説明できると考えています。
もっとも、電磁場と空間の理論的な完全な説明はアインシュタインが場の理論を完成できなかったのですからそう簡単ではないようですが。

回答No.3

boson

＞永久磁石を振り回したら、周囲に電界が生じそうですが

「パルサー」はまさにそのような原理で電波を発しているとされています。

http://www.st.sophia.ac.jp/scitech/scitech/no10/no10toku03.html#sec02

http://www.aa.alpha-net.ne.jp/t2366/%E9%80%A3%E6%98%9F%E3%83%91%E3%83%AB%E3%82%B5%E3%83%BC%20PRS%20J0437-4715%E3%81%AE%E8%BB%8C%E9%81%93%E6%B1%BA%E5%AE%9A.htm

お礼

非常に面白い例ですが、ただ電波が出ているのはパルサー内部からで、超伝導状態の電子の運動の影響ですよね。

回答No.2

endlessriver

１．始めの誤解をときます。
　・電子の運動によっても電流や電界（の変化）が発生します。
　・電子が運動しない条件であっても電界は発生します。
　・電流は電荷の移動ですから、電子でなくても（イオンや他の
　　素粒子でも）よいです。
２．永久磁石を振り回したら、周囲に電界が生じているはずですが
　　そのようなやり方ではほとんど０としてよいほど微弱のはずです。
３．電荷・磁荷がない真空中でも磁界の変化が電界を、電界の変化が
　　磁界を発生するというのがマクスウエルの理論予想で、ヘルツにより
　　発見された電磁波です。
４．電磁波、電界・磁界とは何か？運動量やエネルギーが伝播して
　いると思われますが私にはマクスウエルの方程式で表された関係
　以外解りません。

お礼

＞　・電子が運動しない条件であっても電界は発生します。

電界だけが突然発生する現象を教えて下さい。

＞・電流は電荷の移動ですから、電子でなくても（イオンや他の
　　素粒子でも）よいです。

そうすると、真空中では電荷粒子もないので、電流もなく、電界は
発生しませんね。

＞電界の変化が
　　磁界を発生するというのがマクスウエルの理論予想で

レンツとかアンペールの実験結果から理論を作っていますよね。ですから理論に含まれている、電流なしで磁界が発生したという実験があったのではという疑問なんですが。

＞マクスウエルの方程式で表された関係
　以外解りません。

マックスウェル方程式では、電流なしで電界が生じるという表現が出てきているという理解に間違いはないでしょうか？

回答No.1

foobar

「磁界の影響で金属中の電子の運動が変化」するとき、この影響を伝えているのは何でしょうか？

お礼

磁力のゲージ粒子はモノポールですよね。見つかっていないので、ご質問の内容の回答は「不明」ということかと思うのですが、違ったらご説明をお願いします。