• ベストアンサー

物理の問題です

長さがlで半径がそれぞれa,b(b>a)の薄い円筒状の電極を、同一中心軸に重ねて設置したコンデンサーがあり、内側の電極にQ、外側の電極に-Q与えたとする。 ガウスの法則を利用し、電極間の電場を求めよ。 分かりやすく教えていただけると助かります。よろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • foobar
  • ベストアンサー率44% (1423/3185)
回答No.1

内側導体で単位長さあたりの電荷σ=Q/l、単位長さ、半径r(a<r<b)の円筒面を考えると、円筒の側面面積S=2πrになる。 電極間の電界Eはガウスの法則と対称性、軸方向の電界が0から、E=σ/(εS)=Q/(2πrεl)になるかと思います。

aimainahito
質問者

お礼

ありがとうございます

関連するQ&A

  • コンデンサ内の電場の求め方

    同心球状のコンデンサをその中心を通る平面で2つに切断したものがある(半球の球殻)そこ(外側電極)に+Qの正電荷を与え、内側電極(外側球殻と同心の球)は接地してある。このときコンデンサ内(誘電率ε)の電場は?(球の中心からの距離rを用いる) というのが問題です。 考えたのは 1、ガウスの法則を用いると内側が接地してあるので電場0?? 2、内側電極は接地してあっても外の+Qに対応して-Qの電荷を持ちガウスの法則を使って電場を求められる。 3、外側電極に対してガウスの法則を用いる。これだと求められなかった・・・

  • 同軸円筒コンデンサについて

    今、学校でコンデンサについて学んでいるんですが、同軸円筒コンデンサについてよく分からないので、質問させていただきます。 内半径a、外半径b、長さl(>>a,b)の同軸円筒コンデンサがあり、両電極間は中心軸を含む平面で2等分されていて、それぞれ誘電率ε1、ε2の誘電体で満たされています。外側電極は接地、内側導体に電荷Qを与えるとき、このコンデンサの静電容量を求めるにはどうしたら良いんでしょうか??

  • 質問 物理 大学 ガウスの法則

    ガウスの法則を使って電場を求める問題で (半径aの球を囲む半径R(>a)の球殻) 内側に、+Qの電荷をもつ半径aの球、 外側に、-Qの電荷をもつ半径R(厚さは無視できる)の球殻 のようになっているときの電場E(r)を ガウスの法則を使って求める解説をお願いします。

  • 電磁気の問題について

    電磁気の問題について質問させていただきます。 半径a、bの同軸円筒電極がある。内側電極と外側電極の間は導電率σの媒質で満たされている。軸方向は十分長く、端の影響は無視できるものとする。外側電極を設置し、内側電極に電位Vを与えたときに電極間に流れる電流を計算して、電極間の抵抗を求めたい。次の問いに答えよ。 1.電極間の電場を求めよ。 2.軸方向の単位長さあたり電極間に流れる電流Iを求めよ。 3.軸方向の単位長さあたりの抵抗Rを求めよ。 解答よろしくお願いいたします。

  • ガウスの法則での定積分の範囲

    無限に長い円筒の側面に面密度σで電荷が分布しているとする。この円筒の中心軸からrの距離での電場は E=σa/εor である。 2つの導体円筒A(半径a)B(半径b)共に長さl で a<b を中心軸を重ねコンデンサーをつくる。外側の円筒Bを接地し、内側の円筒Aに電荷Qを与えたとして電気容量Cを求めよとありました。 コンデンサーの式がQ=CVなので まずEを積分してVを出せばいいと考えました でもこの際、 定積分で V=-∫a→b Edr なのでしょうか それとも V =-∫b→aEdrなのでしょうか。 半径が大きいのがbなのではじめa→bと考えましたが答えが違っていたので 接地はV=0で通常ここを基準にするという考えで b→aにすればいいのでしょうか。

  • Maxwell方程式

    球核状電極、誘電率ε、電気伝導率σの電場を求める問題がわかりません。球核状電極の構造は0<r<aが空隙、a<r<bが導体、r>bはなし。内側に電荷Q、外側に-Qです。 ガウスの法則から内側と外側では内包する電荷の総和が0なので電場が0になることはわかりました。問題は導体内の電場となりますが、ガウスの法則から E=3Q/4πεr^2 となるような気がします。 今回わからなかったのはこれをMaxwellの方程式から電場を導出するということでした。空隙部分や誘電率などはMaxwell方程式ではどのように扱うのか検討つきません。ご教授お願いします

  • 2重円筒の電場

    写真の左の図のような2重円筒に関しての質問です。電流Iは無視してください。 この時、中心軸からの距離xに応じた電場を求めたいのですが、 円筒に挟まれた領域では写真の右図のようなになることはガウスの法則を用いて求めることができましたが、二つの円筒より外で図のような電場になることが分かりません。 円筒の半径より大きいxのとき、ガウスの法則を適応させれば正味の電荷は0になり、電場も0となるように思うのですが、正しくはどう考えればいいですか? よろしくお願いします。

  • 円筒型コンデンサーの電場

    円筒形のコンデンサーの電場について質問です。 今、内径が1 cm、外径が4 cmでそれぞれ±10 kVに帯電している円筒形コンデンサーがあるとします。円筒の長さは無限大です。この場合、内筒と外筒の内部の3cmの場所の電場はどのようになっているのでしょうか?自分の考えでは、その内部では電場は一定、もしくはガウスの法則を適用すると、中心軸からの距離rに反比例して小さくなるのではないかと考えています。どちらが正しいのでしょうか?よろしくお願いします。

  • 円筒コンデンサの電界の求め方について。

    円筒コンデンサの電界の求め方について、分からないことがあります。問題は以下のようなものです。(直近で同じ問題を投稿された方がいらっしゃいましたが、電界に関する質問ですのでご容赦ください。) 問題:長さ1mについて500pFの静電容量を有する同心円筒コンデンサ(同軸円筒コンデンサ)で10kVの電位差を加えたときに電界の大きさが3kV/mmを超えないようにしたい。円筒の大きさを求めよ。(間は真空です。) 学校の説明では、 ガウスの法則を使い、E=Q/2πRε。この式に、Q=CV=5OO*10^-12*10*10^3を代入し、さらに、E=3*10^6も代入しRを求めます。 ここで、質問なのですが、なぜこの式を解くと、内半径が求まるのでしょうか?私は、これと同じとき方をしたのですが、外半径(中心から外側の円筒までの距離)を求めるものだと思っていて間違いました。 「電界の大きさが3kV/mm」とありますが、これはどこの電界の強さを指しているのでしょうか?電界の大きさは、内側(内円筒の表面)と外側(外円筒の表面)では、面積も違うし(電荷の密度が違う)、中心からの距離も違うので電界の大きさは違うとおもうのですが・・・。なぜ、内側と判断できて、上記のように解けるのでしょうか? お力を貸してください。よろしくお願いします。

  • ガウスの法則について答への導き方をおしえてください

    ガウスの法則について答への導き方をおしえてください いちおう基本的な公式はわかりますが過程がわかりません (1) 図のように互いに絶縁された厚さの無視できる十分長い二つの同軸金属円筒A(半径a)、B(半径b)がある。円筒にそれぞれ面密度δ1、δ2の一様な電荷が与えられたとき、中心軸より距離rの点pにおける電界を求めよ。 ただしa<bとする (2) 半径aの球面に電荷Qが一様に分布している。中心から距離rの点の電界を求めよ。