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絶縁体であるゴムには電界は貫かないのですか？
絶縁体であるゴムには電界は貫かないのでしょうか？遮蔽のような効果はあるのでしょうか？例えば下図のように極板AB間（10cm）に電界を与えます。そして、その極板の少し上にゴムのシートをすれば例えゴムの上方向に金属を置いたとしても極板間の一部の電界は、金属の方向に向かってしまうのでしょうか？それともシートで遮断されるのでしょうか？ ■金属の物体 ゴムのシート ━━━━━━━━━ 極板│ → │極板 Ａ│ → │Ｂ │ → │ ↑z軸方向 │ → │ 10kV│ → │接地
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grothendieckさんの言われているとおり、絶縁体も電場を通過させますね。絶縁体に電場をかける前は＋の原子核とその回りを周っている－の電子雲の重心が原子核の位置と重なり、＋－打ち消しあって全体として電荷の総和はゼロの状態にありますが、これに電場をかけると原子核は重いから殆ど動きませんが、電子雲は電場の力で歪み、電子雲の重心位置がずれます。この結果、電荷の打ち消しがなくなって分極が始まります。この電子雲の位置ズレを表すベクトルとＰとしますと、電荷が作る電場の方程式 divＥ＝ρ／ε0 (1) は分極により新たに発生した電荷密度（＝－divＰ）を加えて divＥ＝(ρ－Ｐ)/ε0 (2) となります。ε0は真空の誘電率です。 (2)より div(ε0Ｅ＋Ｐ)＝ρ (3) となり、絶縁体の電気特性はベクトルＰで決まることになります。このＰを分極ベクトルと呼んでいます。 Ｄ＝ε0Ｅ＋Ｐ (4) という量を定義しますと(2)式は divＤ＝ρ (5) となり、このＤを電束密度とか電気変位と呼んでいます。電場があまり大きくない場合は分極ベクトルＰは電場に比例します（線形）。この場合、電束密度Ｄも電場に比例するので(4)は Ｄ＝εＥ (6) となります。εは絶縁体の誘電率です。 ＞ゴムの上方向に金属を置いたとしても極板間の一部の電界は、金属の方向に向かってしまうのでしょうか？ ゴムと金属の界面すれすれの近傍では金属板を通る電気力線もあるのではないかとおもいますが(←界面近傍はややこしい（笑い））。さらに電場を強くしていくと（Ｐが電場と一次の関係でなくなる）、ゴムの絶縁破壊が起こってゴムの中に電流が流れだします（←ゴムは黒焦げ？）。
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- LCR707
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こんにちわ。 ゴムシートを誘電体として見た場合、grothendieckさんやKENZOUさんが言われているように、電界をいくらか変化させることはできますが、遮ることはできないと思います。 ご質問の図を見て気になるのですが、電界を遮蔽する目的は何でしょうか。金属物体の電位が、極板間の電界の影響で変動するのを避けたいのでしょうか。それとも金属物体の存在によって、電極間の電界に乱れが生じるのが問題なのでしょうか。 １番目の目的であれば、ゴムシートでは無理でしょう。金属板で金属物体をシールドしてしまうのが確実です。 ２番目が目的であれば、少々ご質問の条件から外れますが、可能だと思います。 絶縁体を用いるにしても、なぜＦＲＰ板やベークライト板でなく、ゴムシートなのでしょう。クロロプレンゴムは体積抵抗率が10^10～10^11[Ωm]、絶縁破壊強度10～15[kV/mm]の実用的な絶縁材料ですが、カーボン微粒子などを混練させることによって、体積抵抗率を10^7[Ωm]位に下げる事ができると思います。（思っているだけであって、本当は良く知らないのですが）。このとき、10cm×10cm×5mm のゴム板の対辺間の抵抗値は、2GΩ位になります。これを極板Ａ，Ｂの上に直接置くと、約5μAの電流がゴムシートに流れます。発熱量は50mWですから、燃える事は無いでしょう。 電流がゴムシートに均等に流れているとすれば、ゴムシートの電位は極板ＡＢ方向に1cmあたり1kVです。そしてこれは、極板ＡＢ間の電界の強度に等しいのです。つまり、極板間の電界はゴムシートに沿って平行になり、金属物体の影響を受けなくなります。いわば、面電流によって、電界をシールドするようなものです。 ゴムシートに電流を流すと言うのは、e-lさんの質問の内容から外れているので、まったく見当違いの回答だったかも知れませんが、こういう考え方もあるということで、参考になればと思います。
お礼
有難う御座います。
- grothendieck
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e-lさん、こんにちは。絶縁体も電場を通過させます。第一、空気や真空も絶縁体です。私は電磁気学をちゃんと勉強していませんが、絶縁体に電場をかけると分極が起り、物質内の電場は少し小さくなります(電束密度は同じ)。しかし絶縁体の外では電場の強さは同じです。
お礼
有難う御座います。
- Boader
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この設定での回答か解らないけど、 ↓が参考になるかも。
お礼
有難う御座います、大変よく分かりました。