コンデンサーに誘導体を挿入する時・・・

質問

コンデンサーに誘導体を挿入する時、
誘導体をひきいれる向きに
力が生じますが、
その力はなぜ　起こるのでしょうか？

エネルギー保存則より、などから
力が生じているというのは分かるのですが
その力が何に由来しているのか
いまいち理解できません

どなたかお教えくださいm(._.*)mペコッ

回答No.2

eiectron · ベストアンサー

まず、物理学の基本ををお話したいと思います。これは私自身がまとめて説明の基本にしているものです。
　現在は科学＝物理といえます。

　★認めた自然現象に対して、数値的に定量的に、あくまでも自然の事実に合う様に、数式理論を組み立てるもです。
　★自然は刻々動いているのが事実です。１瞬たりとも静止した瞬間がないと、私は思っています。私たち人類は力と言う概念を持ち出しました。

　★その力を、定性的に、定量的に、現在、どう対処して来たかというと、あくまで自然の事実に合う様に、その時々で、必要を感じると、用語と記号を作り、近似的に理論式を表しています。

　★最初の私たちに分かりやすい具体的出発点は、ニュートンの法則です。運動という認識に対して、
１．動くという事は、位置を移動する、という認識事実　　　に基づきます。動かすのは力が加わったからである。動いたというのは、速度が変わらないと動いたと感じ取れない。という認識事実が基本になっています。
　ここで、等速度と加速度と質量（重さ、目方）の概念が必要になり、出てきました。
　次に、重力、と目方。次にアインシュタインの一般性相対性理論と質量とは何か。質量＝エネルギー。現在質量は何なのか追求していると言います。
　質量＝力の元であり＝エネルギーでもある。
という事になって、止まっています。
これらは、エネルギーという漠然とした認識用語を根拠に頭脳の優れた科学者たちが公表し認識しあっている。理論です。
私たちは、この考えを暗記（実感して）して、認識し、説明するだけです。

　★時間とスペースで話しきれませんが、あなたの質問は、空間の場のエネルギーになるでしょう。あくまでもその場の条件に合う様に、間に合わせの力とエネルギーで扱うのが現実的と思います。
　それは、静電気的場のエネルギーと磁気的場のエネルギーとその力で定量的（数値的）認識を私はします。
　力は古典的ではあるが、ニュートンの言う質量のあるものを動かす運動エネルギーです。或いは動かした運動エネルギーで計算し、場、この問題の場合、静電気の場のエネルギーの間で、エネルギー保存を適用します。

　★最後に問題点になりますが、
あなたは、誘導体といっていますが、聞いたことが有りませんので、私は絶縁物＝誘電体として、話します。
誘導体の意味が違うと、これまでの話は、ご破算になります。

　よく質問されるのですが、専門の大学生と思われる人でも、それは、大学でも難しい計算理論に通じていても、私が最初に述べた、一言、たった一言、自然の事実に合う様に、理論式、つまり力の理論式を、またはエネルギーのバランス式を組み立てているという事、の説明がないからです。
　そこで結論ですが、私の理論ですが、
　この場合は、静電力（静電気の力）が働く空間（場＝場所の略）を、電気工学では電界といい、物理学では電場と訳しています。この場のエネルギーの問題です。
　電気力線という★「具体的力の事実の認識があります」これは、＋やー電荷が動かされる力と、方向を現す自然の事実です。
　この電気力線の充満する林に、真横から誘電体を挿入していくと、誘電体の素材原子分子は静電誘導で、＋とーに分極されます。こまいことは省略します。素人風には、誘電体のー電気を帯びた側は、コンデンサーの＋電極側ですから吸引力が働き、電体の＋電気を帯びた側は、コンデンサーの＋電極側ですからやはり吸引力が働き、両電極から同じ力で引っ張られます。それがどうして引き込まれるか。ですが、ここがポイントですが、
　あなたと、友人がコンデンサーの極板だとして、木材、岩石何でもよい、にロープをつけて、同じ力で同時に引っ張るとどうなりますか、あなたと友人が向き合った最短距離まで動いてきます。５感用語で引き込まれたと言います。引き込まれる側は力が次第に小さくなりついに０になり、物体を両極から引き千切る直線方向に働くだけになります。結果にあわせた平行四辺形の力の合成で言うと、合成結果の対角線分力が０になった。という事にしてしまうでしょう。
　これに飽き足らない人は、電気力線が誘電体の方に遠回りして歪みますから、場の位置のエネルギーが高い状態だから、場のエネルギーの一番低い（５感用語で安定したという）極板間が空気（或いは真空）の場合の電界（電気力線）電気力線が最短距離の分布状態になる位置に落ち着くまで動きます。
　という既製の電気的位置（ポテンシャル）エネルギーの説明、或いは仕事のエネルギーの大小で、または物体は、場のエネルギーの低い方に力が働いて動くという場のエネルギー、合わせた理解しかないと思います。

　実感できるこれと同じ自然現象の事実に、磁界（磁力線）が良いでしょう、磁界の中に鉄または鉄粉を入れるとなぜ磁界または磁力線の位置まで引き付けられるのですか、という質問や、Ｎ極とＳ極はどうしてくっつくのですか？という質問が大変多いのです。これも事実に合わせた後説明しかありません。ここでは省略。私の回答したのはありますが。
考えてみてください。

補足

すごくわかりやすい説明ありがとうございました
この説明を読んだあと　
keyguyさんの説明をもう一回読み直したら
こちらの説明も理解できて
ようやく納得できました。
長い説明　本当にありがとうございましたm(._.*)mペコッ

回答No.1

keyguy

正電荷が負電荷をひきつけるため導体の＋側は誘電体表面を負電荷にし
負電荷が正電荷をひきつけるため導体の－側は誘電体表面を正電荷にし
負電荷は正電荷をひきつけ正電荷は負電荷をひきつけるからです