Question

ぽロロロロ

問いの(1)の図2

長い導線が引かれていると何が起こるのかわかりません

僕の最初の考えでは、静電誘導で分離された金属球Bの負電荷が長い導線から抜けていき、より強力な正電荷に帯電するのだと思っていましたが、

回答では分離された正電荷がなかったことになっています。

これは初見で意味不明でした。以前静電誘導された導体に指で触れた時に、電子が逃げるということが起こるという問題を見たからです、箔検電器の問題です。

僕の今のところの理解では、静電誘導で分離された電荷のうち、静電気力によって引き寄せられていない方の電荷が行き場を失っているところに、導体を接触させると、
　行き場を失った電荷が正電荷の場合、導体から負電荷が流れ込み、電場がなくなる
　行き場を失った電荷が負の場合、導体に負電荷が流れ込み、電場がなくなる

こういう理解で良いでしょうか

思考>
452. 金属球と電気力線■ 半径Rの金属球Aに電荷Q
(Q>0) を与え,内表面の半径2R. 外表面の半径 3R
の帯電していない中空の金属球Bで,両者の中心が一
致するようにAを取り囲む (図1)。 さらに,Bを導線
で接地する (図2)。 クーロンの法則の比例定数をんと
し, 図12のそれぞれについて次の各問に答えよ。
(1) 電気力線の概形を図示せよ。
図 1
(2) Aの中心から距離x (0≦x≦4R)の点の, 電場の強さEを表すグラフの概形を描け｡
(3) Aの中心から距離x (0≦x≦4R) の点の, 電位Vを表すグラフの概形を描け。 ただ
し,電位の基準は,図1では無限遠, 図2では接地点にとる。
例題35
ヒント
ACA 1+3
A
B
長い導線
図2
A
B

452. 金属球と電気力線
解答 (1)(2)(3) 解説を参照
外表面には同種の電荷が現れる。 問題図2のように接地すると,Aの電
荷によってしりぞけられたBの外表面の電荷が大地へ逃げる。
指針 (1) 静電誘導によって, Bの内表面にはAの電荷と異種の電荷,
(2)
(3) (1)で描いた電気力線の図をもとに, 0≦x≦4R の範囲を区切り,
各範囲で電場,電位のようすを調べる。
解説 (1) 【図1】 静電誘導によって,
Bの内表面, 外表面には電荷が現れる。
それらの電荷は正負等量であり, Q
(内表面), +Q (外表面) である。 Aか
らBに入る電気力線の本数と, Bから
外向きに出る電気力線の本数は等しく,
電気力線は球面に垂直である。また.
A. Bの内部に電気力線は存在しない。
これから 電気力線が描かれる。
1+
+
+
+
FI+\
1+
+
1+
A
+ +
+
+
+
B
図 1
【図2】 Bの外表面の電荷が0となるので, Bの外側に電気力線は存
在しない。 これから, 電気力線が描かれる。
●金属のような導体内部
では、電場は0. 電位は
一定となる。
T
+/+\'
図2
TX
A
+
I
I
1
B

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

ものぐさ

イメージとしてはそれでいいです。

自由電子だから負電荷だけが自由に動くから逃げていくというわけではありません。

また恐らく勘違いしてそうな事として
電気回路で電荷が移動する際に、ある特定の自由電子が物凄い勢いで導線を通って移動しているわけではありません。

ところてん方式で、ちょびっとずつ全体的の電荷が一斉に少し隣に移動する事で電荷が移動しており
全体では端から端に一瞬で移動しているように見えるだけです。

ものぐさ

この見えるという考え方が重要で
一応現代では実験的事実として金属中では負電荷である電子が自由電子として比較的自由に動くから動いているようにみえますが

簡単なモデルとして考えた場合
正電荷と負電荷が一緒になって中性になっている所から負電荷が右にうごいて　正負　となっている状態と　正電荷が左に動いて　正負　となっている状態には差が無いので　電荷の担い手がどっちがメインとして動いているかはどっちでも構いません

ものぐさ

実際昔のエライ人たちは正電荷を主役として動いているような世界観で理論を作ってきましたが、現実は負電荷が動いていた事が分かった後でも昔からある電気回路の理論は矛盾なく通用しています。