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荷電粒子の運動量はどこへ

電荷は+eのイオンが0Vの電位にあります。 質量はmとします。速度はvとします。 運動エネルギーは1/2mv^2=1.0eVとします。 0Vから1Vまで滑らかな電位勾配を上っていきます。 減速による光の放出は考えません。 電子は減速し1Vの電位のところで運動エネルギーは0eVです。 その代わりポテンシャルエネルギーは1.0eVです。 ここで質問です。運動量mvはどこへ行ったのでしょう。

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  • 回答No.3

釣りスレであることが「みえみえ」なので、まじめに答える気がしない。w 電磁気学の専門書を読むと、運動量密度やエネルギー密度が 物質だけでなく、空間(場)の中にも存在するという考え方が 示されている。(これを受け入れるかどうかは、あんたの自由。w) そして、その考え方のもとでは、系の運動量やエネルギーが 保存される。 ニュートン力学でこの考え方が用いられないのは、重力場を 遠隔作用として扱っているから。 電磁場を近接作用として扱う電磁気学では、物質間の作用に タイムラグ(時間の遅延)が生じるから、瞬間的な概念である それらの保存則が成り立つためには、場の運動量や場のエネルギー という発想が必要となる。

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質問者からの補足

釣りスレでなく、本当に答えが知りたいのです。 エネルギーの方はいいのですが、運動量はどういう形で表されるのでしょうか。

  • 回答No.2
  • sanori
  • ベストアンサー率48% (5664/11798)

こんにちは。 まず、荷電粒子ではない場合について。 1. (重力が無視できるとして) 質量Mの物体Aと質量mの物体aが衝突した場合、 M≫m であれば、衝突後のaの運動量は、衝突前とほぼ同じになります。 しかしながら、Aにも僅かながら運動量の変化が生じます。 2. また、Aによる重力場でaが動く場合、 M≫m であれば、aが一方的にMに引き寄せられることになります。 しかしながら、多少、Aはaに向かって迫ってきます。 次に、ご質問のケースについて。 3. 電場を発生させている物体がA、イオンがaだと思えば、 aだけが動くのではなく、Aも多少aから遠ざかるので、 aが迫ることによって、Aには若干の運動量が与えられます。 当初、aだけに運動量があり、Aは静止しているとすれば、 aが止まった瞬間のAの運動量は、aが持っていた運動量と同じになります。 また、Aが動くので、電場は一定ではありません。 ご参考になりましたら。

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質問者からのお礼

論点が少し整理できました。

質問者からの補足

なるほど、地上に投げた物体は地球に作用しているわけですね。確か、衛星ロケットの打ち上げで、地球の自転が遅くなって、「うるう秒」なるものが必要とかありましたね。 電場のときも、それを作っている巨大物体の方へと運動量が移るんですね。しかし、電場を作っている巨大物体が例えば10光年先にある場合は、どうなるのでしょう。巨大物体が動き始めるのに10年かかりますね。

  • 回答No.1
  • g-space
  • ベストアンサー率44% (49/109)

 質問者さんの過去の回答を見ると、答えをご存知のような気もします。  地上において、質量m、速度vの粒子が高さhのなめらかな斜面を上がるとします。粒子は斜面上方の小穴にはまって動かなくなるとしましょう。摩擦力によるエネルギー損失は考えません。  ポテンシャルエネルギーの基準を始位置とすれば、始めの運動エネルギーは1/2mv^2、ポテンシャルエネルギーは0、斜面上方で静止したときの運動エネルギーは0、位置エネルギーはmgh(g:重力加速度)です。  ここで質問です。運動量mvはどこへ行ったのでしょう。  と類似の問題ですね。上は、重力場中での運動、ご質問の問題は電場中での運動です。「場」で考えるか、対になるモノがあるとして考えるかはご自由にどうぞ。

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質問者からの補足

重力加速度があるので運動量は保存されないと。荷電を持たない物体では、その通りです。荷電粒子が減速されると粒子の周りに静磁場ができるような気がしますが、勘違いでしょうか。

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