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コンデンサの片側板の電荷分布 / 球状導体の分極
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- Quarks
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後半について。 たとえば、導体球に負に帯電した物体を近づけ（電場を掛けた）、導体球に手を触れて負の電荷を逃がしてから手を離し、帯電物体も離した。こうすれば、導体球は、表面に正電荷を持った状態になります。 これはまさに、帯電した状態です。このような事態を言っているのではありませんか？ そうではなく、導体球の外側に 負に帯電した球殻を持ってくるようにして電場を掛けたとすると、質問者さんが想定しているような状況になることでしょう。この場合の、（外部に逃げることができずに、導体球の内部に押しやられた）負電荷の行方ですが、中心の１点に集中していると考えることになるでしょう。 中心の、大きさのない、まさに"点"に電荷がある状態とはどんな状態なのか？ 物体は原子からなるので、中心にある原子が一手に全負電荷を担うことになるのでしょうか？ それは無理なことです。原子よりは大きいだろうような、或る半径以内の有限な体積の空間内に、負電荷が集中している状態が実情です。では、その限定された空間内には電位差が生じているのか？ そのとおりです。電位差によって原子の構成粒子は力を受けていることでしょう。それではなぜ動かないのか？ 電場内で電荷が電気力を受けて動くというとき、自由な電荷を前提にしていたことを思い出しましょう。陽子にせよ電子にせよ、物体内部にあっては、完全に自由とは言えません。電気力以外の力も受けて、"釣り合い"の状態を保っているはずなのです。 このようなことは、静電場を考えるときには"余計な"事情なので、中心の１点に負電荷が集中している状態を想像するだけなのです。 導体球・導体板の表面に負電荷(または正電荷)が集中している場合も、似たような状況に在ると考えた方が良いでしょう。 ちなみに、導体とは、理想的には∞のキャリヤを持つ物体とされていますが、現実の金属などの導体では、全原子が持つ全電子の電荷の総量以上のキャリヤは存在しませんから、とてつもない巨大な電場を掛けたときには、金属と言えども、内部の電場を０にすることはできないこともあるはずです。まあ、そんな強力な電場って、作れないのではないかと思いますけどね。
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