高校物理質問スレpart39

まずは>>1をよく読みましょう

・高校物理以外の質問はお断り
・質問する前に教科書や参考書をよく読みましょう。
・質問者は何が分からないのか、どこまで考えたのかを明記しましょう。
　問題の丸投げはダメです。丸投げに答えるのもダメ。ヒントを示す程度に留めましょう。
・質問者はあらゆる回答者に敬意を表しましょう。
　質問に対する返答には、何かしらの返答を。（荒らしはスルーでおながい）
・回答者がわかるように問題を書くようにしましょう。
　問題の写し間違いに気をつけましょう。
　問題の途中だけとか説明なく習慣的でない記号を使うとかはやめてね。

■書き方
・数式の例　（ちょっとした疑問や質問スレのテンプレも参考に）
　ベキ乗　x^2
　平方根　√(a+b)
　分数式　((x+1)/(x+2))
　三角関数　sin(θ)
・図
　図が必要な場合、画像としてupするか、文字で書くことになります。
　文字で書く場合は、ずれに注意してください。
　MSPゴシックで表示できるエディタや2ch専用ブラウザを使いましょう。
　また、連続する半角空白は単一の空白として表示されるので注意。


前スレ
高校物理質問スレpart38
https://rio2016.5ch.net/test/read.cgi/sci/1578728461/

>>877
合成電場の前は
横方向に電場があるの？

>>882
真電荷と分極電荷の引っ張り合いがコンデンサの端で顕著に起こることを端効果というんでしょう
それは言葉を言い換えてただけだ

>>883
あってもいいんじゃない？

>>872
その通りだな。
よくこれが問題にならずに放置されてきたもんだと
変な意味で感心するよ。

まったくっくっくが大正解じゃないか。
滅茶苦茶すぎるだろ物理学会は。こんなの放置しておくなよ。

>>885
横方向に電場があったとして
どうやってCやC1+C2の計算するの？

>>887
合成電場は垂直だから計算できるでしょ

>>877
>都合のよい密度分布を仮定するとそれぞれの電場が垂直であることが導かれるなら、それを示してほしい

逆だよ
電磁気学では導体板上の等電位面が前提で電荷が移動して電荷分布が定まる。
誘電率が大きい誘電体がある導体の電荷密度は大きい。

デタラメな電荷のお絵かきしても落書きにしかならない。

>>872
物理学会って阿保しかいないんじゃね？
本当に賢いのはくっくっくみたいに真理を
自前で見つけられる奴だとつくづく思うわ。

くっくっくみたいに凄い奴見たことねえ・・・

自演ヨイショ、面白がって便乗荒らししてる奴いそう

>>888
なんかスゲー阿保じゃん。
面上に横方向の電場があったら
電荷が移動しちまうじゃん。

>>891
こんな面白みのない荒らしに便乗するやつはいねーと思うよ
スレが伸びると変な奴はたまに出てくるが、それは便乗じゃなくてナチュラルだ。

合成電場が垂直だとした時点で都合のよいきれいな電荷分布になるんだな
（極板上の境界は目を瞑ろう）

>>889
そんな当たり前のことを書かれてもねえ。
そんな細かいこと図に書けないよ。

ちなみに誘電体内部ではその分電場は小さくなって
電位として辻褄が合うんだけどね。誘電体のない部分とある部分で。

>>892
合成電場は垂直ですよ

>>896
きみはなんでそもそも合成電場は垂直だと仮定したの？
くっくっくの自分勝手な仮定とそう変わらんのじゃないか？

>>897
誘電体や導体板を挿入する問題では誰でもそうするから

>>882
すいません、>>876 ちゃんですが、自分が建てた梯子外すようでご免なさいw
>>876 取り下げます。ちょっと間違えてました。ホントマジすいませんでした！

>>894
違うねえ。
個々の一様面電荷が作る電場が『垂直かつ
その面に垂直領域にしかない』と仮定して
やっと誘電体を部分的に挟んだCの計算ができる。

くっくっく氏が言う通り、基本がまったく分かっていないね。

>>900
合成電場が垂直なら電気容量計算できるよ

そもそも999は電気容量導けるの？

>>898
誰でもそうするって、物理学の回答としては零点だなｗ

>>902
君はからかいたいだけ？

>>901
面電荷が移動するような横方向の電場があればアウト。
合成という言葉で逃げんなって。
静電場からやり直しだな。まったく駄目だ。

>>904
意味不明だな
合成電場が垂直なら横方向に電場はないだろ

>>892
本当にスゲーアホどもだよなコイツら。
コンデンサー計算の前提がまるで分かっていない。

>>905
横方向に電場がなければ
誘電体は引き込まれないな。はい終わり。

999は合成電場もわからないのかな
単純な極板間引力もわからなそう

>>907
>>798

今の文脈で>>907みたいな書き込みができるのはよっぽど

>>898
そんな話をするなら「極板が作る電場は垂直というのが前提」と言ってるくっくっくと何が違うんだ？
なんで合成電場の話なんか始めたの？

>>911
>>798

そもそも挿入される誘電体や極板に挿入方向の力が生じるという結果を解釈するとき、
>>798以外の解釈はあるのか？
もしかしてエネルギーは保存しないとかか？

>>912
だから極板が作る電場も、合成電場も、完全に垂直じゃないけど垂直と近似してるだけでしょう
なんでわざわざ合成電場は垂直だとか言い出したの？

>>869が現実にもっとも近い。
誘電体が引っ張り込まれるのは、真電荷と分極電荷の間に働くクーロン力によるもの。
PDFの端効果なんてほとんど関係ない。

ところが平行平板コンデンサーでは個々の電荷は
垂直な電場を自身の面方向（上下）にしか作らないと仮定してるので
真電荷と分極電荷の間に働く横方向の力は出しようがない。含めていないから。

くっくっく氏が前に書いてたことだけどね。
衝撃的だったからよく覚えてるよ。本当にこの人は大天才だ。
真実しか書いてないから凄いよ。

>>914
>>798読んだ？

読んだから聞いてるんだが

>>917
>>913読んだ？

あと>>804,810もかな

その中では>>810だけはものすごく同意するけど、
君の話は必然性がよくわからんから聞いてるんだが

>>884
いやあ、PDFは端の電界をメインにして書いてる。
真電荷と分極電荷の引っ張り合いは端効果は関係ない。
だからPDFは出鱈目だよ。

>>804と>>798を合わせて読んでわからないならもう僕には無理
前提としてコンデンサの電気容量を求めるときの近似を説明してかなきゃいけない

>>890
物理学会には馬鹿しかいないのは
このスレ見たら分かるよね。

PDFは出鱈目、教育も出鱈目。
正しいのはくっくっく氏だけという。

>>922
うん、コンデンサの電気容量を求めるときに近似してるのはわかるけど、
俺もきみにこれ以上聞いても無理と思う

すげえな、あっという間にQ百超えwww

>>924
極板間に誘電体や導体入れると引き込まれる方向に力はたらくのはわかる？

>>926
もちろんわかるよ？それで？

>>927
それ計算で出すとき、電気容量の公式使うじゃん？
それって同じ近似使ってるってことじゃん？
それを踏まえて>>798と>>804読んでみて？

>>922
上で書かれている通り、仮定はこれ。
・一様な面電荷
・垂直電場しか作らない。
・しかも面のある上下空間のみ（横に漏れない）

そうするとガウスの法則により一様電場になり、
上の仮定により電場が互いに干渉しないので
誘電体を部分的に挟んだ場合にもC１＋C２
で計算できる。

この基本がまったく理解できていないと
あのPDFみたいに出鱈目を展開することになる。
まさにくっくっく氏の言う通り、サル（笑）

>>928
いやわからん、なんでその話に合成電場が関係ある？

>>929
干渉のどうのこうの言うより、合成電場さえ垂直なら電気容量出せるから
出し方くらいわかるでしょ

>>930
何がわからないの？

>>932
合成電場がどう関係するのかわからない。
だって>>798で自分でもいってるでしょう、挿入された誘電体が感じる電場は合成電場ではないと。

>>933
そうだね
けど合成電場が垂直であれば電気容量が計算できて、いつもの公式を使って出てきた誘電体や導体に力が生じるという結果と矛盾しないね

>>934
ちょっと聞くけど
面電荷がすぐそばに作る電場はσ/εだけど
その面電荷に作用する電場は半分の1/2･σ/εだってのは知ってる？

>>934
合成電場が垂直であればってのは
面電荷に作用する電場は垂直でなくてもいいって意味？

>>935
いい質問ですね。
PDFはこの意味でも間違いですね。

誘電体が引っ張り込まれるなら
コンデンサの電荷も横方向に引っ張られているわけです。
するとどうでしょう、電荷が導体表面を移動してしまうではないですか。
そうなると静電容量の式が使えませんね。そんな電荷の偏りを考慮していないからです。

もともと、横方向の電場はないとした式ですから
そんなものを偏微分して力を求めるというのは
こういう矛盾も露呈してしまうということです。

何もかもぜんぶ出鱈目だということで、正解はくっくっくさんだけですね。

>>934
もちろんそうだろうね、電気容量を計算するときには合成電場は垂直と仮定して近似的に求めてる。
だけどそれに限らず真空でも同じように電場は垂直と仮定して近似的に求めてることには変わりない。

この話であえて合成電場とか言い出す意味はあまりないと思ったんですがいかがでしょうか？

９９９とよいしょは単に仮想変位を認めず荒らしてるだけ
繰り返すと
平行板コンデンサに誘電体を挟んだ大学入試問題やＰＤＦ解説の内容は
・コンデンサの正確な静電容量の計算が必要ではない
・仮想変位のエネルギー変化を使って誘電体の引き込み力を計算するのが目的。
つまり
平行板コンデンサを２分割した並列コンデンサの仮の静電容量は近似計算でよい
無限大平行板の電場による静電容量の近似式でも仮想変位計算には影響しない
仮想変位による引き込み力　F = ∂U/∂x が正しく計算できれば最初の目的達成。
当然だが
そのような大学入試問題で誤出題の騒ぎになったこともない。高校生は気にするな

平行板コンデンサ内の誘電体の境界面が垂直なら、面近傍の電場は垂直でないと矛盾する
誘電体の上下の導体表面の電荷密度は誘電率に比例して大きくならなければならない
平行板全体が等電位でも一様電荷分布にはならない。

>>934
938だけど、もう少し補足ね。
電気容量を求めるときには板に垂直な合成電場を使う、
引き込み力を計算するときには極板が作る弓なり電場を使うから矛盾は生じないって理屈を言いたいのかと思うけど、
実はもっと単純な話。
そもそもこの２つの計算で同じ仮定を使う必要はない、それだけの話です。

「垂直な電場」という仮定はあくまで電気容量を求めるためのものです。
値が求まれば、どうやって計算したかなどの仮定は忘れてしまって問題ない。
横方向の力を求めるのはあくまで別の計算です。
先ほどの電気容量を求めるときに使った仮定を使う必要はないんです。

フィゾーの光速測定実験についてなのですが、当時の技術、機械式ということになると思いますが、どのようにして歯車の回転数を測っていたのでしょうか？
動力は滑車に巻き付けた紐に重りをつけて一定の出力を得ていたことは分かったのですが

>>940
一様電荷分布というのは、
誘電体のない部分は一様で、
誘電体のある部分も一様、ただし
電荷密度は異なるという意味なんだけど。
それがどうしたの？

>>939
>無限大平行板の電場による静電容量の近似式でも仮想変位計算には影響しない

これが空想なんですよ川崎さん。
思い込みと言ったほうが正解かな。
横方向の電場の情報が入っていないものを偏微分したって
出てきたものは無意味ですよ。

上の>>725とまったく同じことなのが
まだ分かりませんか？

>>939
これ、二度と出題されないと思いますよ。
くっくっくさんが黙ってないと思いますので。
大問題になりますね、絶対に。

特に高校生ほど意味不明ですからね。
垂直方向の電場しかないのなぜ横方向に引っ張られるのか。
高校生ほど混乱しますね。物理的機構がまったく説明できません。

当たり前です。問題が出鱈目だからです。

>>942
装置に機械式回転計が付いている

キャパシタ（コンデンサ）に誘電体が引き込まれる力は実験的に測定できるし、
理論通り電圧の二乗に比例している。
https://www.youtube.com/watch?v=lG19afIf8AY

くっくっくは高校物理の問題にはわりとちゃんと答えてることもあるのに、
ちょっと突っ込まれるたびにここまで荒らしたらやってる意味ないよな
荒らし行為は何やったってただの荒らしにしかならんのに

>>935
>>798と同じことでしょ

>>936
そうだね
ただ、仮定で電荷分布は一様だと仮定されてるから、
ここの電子が云々って言い始めるとおかしくなるかもね

>>941
流石に仮定と結果は無矛盾であるべきでは？

>>945
混乱してるのは999一人だけだゾ

>>947
9 9 9 とエーテル爺死亡！

>>944 >>945
>横方向の電場の情報が入っていないものを偏微分したって出てきたものは無意味ですよ。
>垂直方向の電場しかないのなぜ横方向に引っ張られるのか。
馬鹿は治らんな　何度もスレしてるだろ
誘電体の変位で偏微分しているのはコンデンサ全体のエネルギーだ！　当然情、報が入ってる
平行板の中の誘電体の境界面付近では垂直と見なしてるだけだ！　端の部分では電場の横成分がある
>>941 が説明してるように
仮想変位のエネルギー変化（＝容量変化）を計算する簡単な方法を考えて使っただけ
計算困難な全容量（例えば1.1F）を使う代わりに、仮の近似容量（例えば1.0F）を使っても
仮想変位のエネルギー変化（＝容量変化）は同じになる。
仮想変位から力を計算する方法を教わるか学んでる優秀な高校生用の受験問題ともいえる

999一味は揃ってエネルギー保存わかってないからね

>>947
現実には>>869の図の通りだから当たり前。
真電荷量は電圧に比例し、分極電荷量も同じ。
クーロン力は両者の積なので電圧の2乗に比例する。

どうあがいてもPDFは完全な出鱈目。

誰でも入れる授業料目当ての底辺大学なら難しい入試問題は必要ないが
理工系の研究機関がある大学では優秀な学生を選別するために難題が必要だ。

>>949
> 流石に仮定と結果は無矛盾であるべきでは？

そもそも仮定と結果に矛盾などないんです。
力を求める式 F = -dW/dx には電場が垂直なんて仮定は使ってないのだから。

電場が垂直という仮定をつかってるのはあくまでWの近似式を求めるとき。
Wが求まればその仮定はお役御免です。
その近似式を使うときにどんな方法で求めたかなど気にする必要はないのですから。

力を求めるのはまた別の計算です。
力を求める式に「電場が垂直」というい仮定を再び出してくる意味はまったくないんです。

>>954
何を妄想してるんだ
コンデンサのエネルギーが電位差の２乗に比例するのは当たり前、知らないのは馬鹿

>>956
仮定を使って求めたWを使ってるんだから
暗黙のうちに仮定使ってることになりますよね

>>958
仮定を使って求めたWを使ってるんだから暗黙のうちに影響はあるが、
その影響はWの誤差に現れるだけ。ひいてはFの暗黙的な誤差として現れるだけでしょう。

>>959
仮定によるとF=0が導かれるべき
けど0にはなっていない
矛盾
って話なんだと思いますよ

>>958
意味不明
仮定してるのは、コンデンサに入った誘電体境界付近の電場と、無限大コンデンサの電場が
ほとんど等しい。
つまり、（無限大）近似コンデンサの仮想変位の変化量もほとんど同じという仮定だけだ。

>>960
だからそんな矛盾はないって話をしてるんだが。
電場が垂直という仮定はWの近似値を求めるために使うだけ。
Fを求めるときにそんな仮定を出しても意味がない。
そんな仮定を使う必要がないところで使うからF=0を導いてしまうんだ

>>961
ごめん意味不明

>>962
本気で言ってる？
W=W(x)を仮定を用いて求めました
そのW(x)を使ってF=-W'(x)=F(x)を計算しました
仮定使ってるでしょｗｗｗ

仮定Aを使ってBを導きました
次にBからCを導きました
これでCを導く際に仮定Aを使っていないと思う人がいるのには驚いた

>>963
だから変数として計算結果だけが間接的に使われてて影響はあると言ってる。
少なくと力を求めるときに直接その仮定をしてしまったら常にF=0が導かれるんだから、
そんなやり方は変だってことはわかるでしょう。

「仮定を使う」に直接も間接もあるかよ
使ってるんだよ

>>963 >>964
死ぬまで解からんようだな
その近似容量の計算に使う仮定と、本題の仮定は別物だ。

誘電体が挟まったコンデンサのエネルギーＵは最後まで不明なんだよ！
本題の仮定は　∂U/∂x = ∂W/∂x
ファインマンいわく
引き込む力を直接詳しく調べるのはすごく厄介だが、ただエネルギー保存則を使えば
力の計算は簡単。

>>967
999以外はエネルギー保存に文句言ってないんだけど
君日本語は読めても意味までは理解できない人みたいだね

>>966
一つ目の式では、仮定Aを使って W を計算する
二つ目の式では、仮定Aは使わず W から F を計算する

この二式はもともと独立した式でそれぞれなんの矛盾もない。
二つ目の式にしてみれば W がもともとどうやって出されたかなんて知ったこっちゃない。
式を組み合わせたときにはじめて【間接的に仮定Aが影響を及ぼす】それだけだ。

>>969
2つ目のWはどうやって求めたんですか〜？

何か勘違いしているようだけど、999以外はF=-W'に文句言ってないからね？

>>970
力と仕事の定義から導かれてる
それは１つめの式があろうがなかろうが成り立つ式だ。

>>968
オマエは９９９と同類の馬鹿だということだ。

近似容量の仮定と本題の仮定は独立している　つまり
別な端を含めたもっと正確な近似容量の式に置き換えて
>>167　の本題の仮定と組あわせて計算しても同じ結果になる。

>>972-973
>>971

>>972は婆の質問に答えてるだけだが？
まあそういう意味では婆もなんか文句があるのかもしれん

これ、いつも劣等感婆さんに突っかかって敗北してる人だったのかな？

>>973
>>167 -> >>967

どう見ても婆がつっかかってるだろ
いつもどおりのシーライオニング

W=W(x)を仮定Aを用いて求めました
そのW(x)を使ってF=-W'(x)を「具体的に」計算してF=F(x)を得ました
さて，F=F(x)を「具体的に」求めるのに仮定Aを使ってるでしょ〜か？

ここまで言えばわかるかな？

こいつシーライオニングの意味わかってなくて草

まあ間接的だけどそれを使ってると言いたきゃ言ってもいいと説明しておるだろう。
だからなんなん？さっきから。

間接的も直接的も使ってるものは使ってるって何故素直に認められないのか