静電誘導・誘電分極

質問

よろしくお願いいたします。問題は
導体でできた小物体A、B（Aが左側、Bが右側）と不導体でできた小物体C、D（Cが左側、Dが右側）をそれぞれ接触させて、絶縁された糸でつるす。
１） 接触させた各物体に、右側から正に帯電した帯電体を近づけたきの、各物体の電荷の分布の様子を、+－を用いて書け。

導体についてはわかりました。Aの左側に＋、Bの右側に－です。
わからないのは、不導体の方です。解答は、Cの左側に強い＋、Cの右側に弱めの+で、Dの左側に弱めの－で、Dの右側に強い－です。解説には、帯電体を近づけると、帯電体側には帯電体と逆符号の電荷が分布するので、導体も不導体も同様の電荷分布となる。これがよくわからりません。どうして不導体が導体と同じになるのでしょうか。私は、CもDも両方とも左側に＋、右側に－だと思うのです。

なぜなら、不導体における電子はその場で小さく動くことはできる（偏ることはできる）が、その場から離れることはできない、と勉強したからです。解答のとおりだとCには－が存在せず、Dには＋が存在しないことになりますが、そうすると、C、Dにあったそれぞれの＋と－は相手方に移ったということですか？そもそも相手方にうつることができるのでしょうか。不導体における電子はその物体において偏ることはできるが、動く（相手に移る）ことはできないと思っていましたが・・・。

この問題には問２があるのですが、問１の解答のとおりだとすると、問２もよくわからなくなります。
２）１）に続いて、帯電体を近づけたまま、AとB、CとDの接触を離し、帯電体を遠ざけたときのA,B、C、Dそれぞれの電荷分布をかけ。
この解答は、Aは＋のみ、Bは－のみ。CとDはともに電荷0です。

導体ABはわかりますが、不導体のCDについて、疑問です。
１） で、自分の考え方のとおりだとすると、帯電体を近づけてもCもDも互いに電荷のやりとりはなく、電荷の偏りがあるだけなので、２）で離したときに、電荷が０になる、というのはわかります。
ですが、１）で解答のとおり、Cには、＋しかなく、Dには－しかない、というのであれば、２）で引き離したときに、電荷が０になる、というのはどう考えてもおかしいと思います。

どうして解答のようになるのでしょうか。

勉強不足ですが、よろしくお願いします。

回答No.1

nktnystk

goodoさん　こんばんは。

ご質問の問題はどこの問題集の問題でしょうか?　解説文を見る限りではあまり信頼の置ける問題集ではなさそうですね。
さて、この問題の設定のように単に不導体を軽く接触させただけでは、電荷の移動は起こりません。(ちなみに種類の異なる不導体を摩擦させたり、密着状態から急に引き剥がしたりする場合は一方から他方に電子が剥ぎ取られ摩擦電気が発生します。)

>不導体の方です。解答は、Cの左側に強い＋、Cの右側に弱めの+で、Dの左側に弱めの－で、Dの右側に強い－です。

の解答は誤りであると思われます。ご指摘の通り、各不導体でのトータルの電荷の和はそれぞれ0であるべきです。つまり、「Cの左側に＋、Cの右側に－で、Dの左側に＋で、Dの右側に－」が正解です。

お礼

御回答ありがとうございます。
この問題集は市販のZ会の「解決、センター９割ゲット」というのです。予備校の先生のホームページで紹介されていたので悪い本ではないと思うのですが・・・。

今解説を読み直すと、問２の解説に「不導体に現れた電荷分布は、原子（分子）内での電荷の分布の偏りであるため、切り離して帯電体を取り去ると、もとの状態に戻る。このため、電荷は両方とも０になる」とあります。でも問１の解説に「帯電体を近づけると、帯電体側には帯電体と逆符号の電荷が分布するので、導体も不導体も同様の電荷分布となる。」とあるので、やはり矛盾していますよね？

でも自分の考えが間違っていないようで安心しました。
似たような問題を探して納得できるようにしたいと思います。