物理
高校生
解決済み

2018センター試験追試

箔検電器が苦手な者です。

問3の問題文中の「箔検電器に蓄えられた電荷」とは箔に蓄えられた電荷ですか?それとも金属円板に蓄えられた電荷ですか?

また、問3の選択肢、「N極を近付ける、指で触れる、紫外線を当てる」場合について、箔検電器が正に帯電している場合と負に帯電している場合について、各々の状況を教えて頂けると嬉しいです。

(箔、金属円板)=(±、±)(複号任意)で、箔検電器の状態は4パターン考えなければなりませんよね…?

2 の文夫中の空欄| ウ | | ゥ|-|ォ |にhas 語句の組合せとして最も適当 なものを, 次ページの⑩⑪~⑳のうちから一つ選べ。 2 のような党検電器とガラス棒およびポリエチレンシートを用いて, 次の 手順1 6 で実験を行った。 1第検電器の金属円板に指で触れて放電させた後, 指を離した。 2.ガラス各をボりエチレンシートでよくこすり, ガラス棒を帯電させた。 3.ガラス棒を釘検電器の金属円板に近づけ, 接触しない状態で静止させた。 このとき答は[| ウ | 4ガラス棒を近づけたまま, 第検電器の金属円板に指で触れると, 逢は しミト 5.第検電器の金属円板から| オ |。 6. 最終的に 鑑検電器が帯電しているのを確認した。 キバェ エエューイ ノー 金属円板 「
マ 匠 理 語 3 炎の区大中の空欄| 力 | ・[| キ |に入れる語句の組合千として最も適当 なものを, 下の⑩~⑩のうちから一つ選べ。 の 1 (>bかが 79 4 2準*? 2 問? の挨作によって千検電器に基えられた電荷の符号を再べるためには,電 閉状態が変わるような操作を行えばよ 荷の符号に応じて. 答検電器の針の開 い。 例えば. 帯葉した第栓電器の金属円板に ときに. | キ |な5ほ 電奉は負であり, そうでなければ電荷は正であると確認できる。 カ 中 | (⑩ | 條のN極を近づけた | 和の開きが大きくなる ⑧@ 磁石の N 極を近づけた 箱が閉じていく ⑧ 指で触れた 箱の開きが大きくなる 6) 指で触れた 第が閉じていく 紫外線をあてた 箱の開きが大きくなる (@ 紫外線をあてた 箱が閉じていく 5

回答

✨ ベストアンサー ✨

<箔検電器に蓄えられた電荷>
問2の流れを見ます

1. 箔検電器全体の電荷を0にする
2. (`・ω・´)
3. 金属円板表面に電荷qが現れる(qの正負は不明。というより不問)。このとき箔には-qの電荷が現れる
4. 指で触れることにより、箔に現れた電荷-qが指に逃げていく
5. ここは何をしているのでしょう?ガラス棒を離す?
6. 金属円板にあった電荷qが箔検電器に一様に分布する

ということで、箔検電器全体がプラスまたはマイナスに帯電しているはずです。これを「箔検電器に蓄えられた電荷」と呼んでいるのだと思われます。なのでパターンは
(箔, 円板)=(+, +), (-, -)
の2通りですね

<問3の答えの吟味>
①N極を近づける
磁石を近づけたということは、磁界を変化させたということです。すると、電磁誘導が起こります。しかし、電磁誘導が起こったとしても箔検電器に変化はありません。もしかしたら箔検電器内で電流が流れるのかもしれませんが、例えそうだったとしても箔にたまった電荷の総量は変わらないため箔が閉じたり開いたりはないですね。

②指で触れる
指で触れるということはアースしたということです。アースから自由に電子をやり取りできるため、箔検電器がプラスに帯電しているなら指から負電荷をもらい、マイナスに帯電しているなら指に負電荷を送ることができます。よっていずれの場合も箔は閉じてしまい正負の判別ができません

③紫外線をあてる
金属に光をあてると電子が飛び出します。光電効果ですね。よって、箔検電器はマイナスの電荷がどんどん減っていきます。となると、箔検電器がプラスの場合は箔の開きが増していき、箔検電器がマイナスの場合は箔がだんだん閉じていきます

フィナンシェ

ありがとうございます!丁寧で分かりやすく、助かりました。
質問を頼んでいる立場の私が雑で本当にすみません、5は、「指を離したのち、ガラス棒を遠ざけた」でした!

gößt

いえいえ(`・ω・´)納得できてよかったです

フィナンシェ

すみません、追加で質問なのですが、オで、指を離したあと、箔と金属円板で電荷移動が起こらないのは何故なのでしょうか?円板だけ正に帯電して、箔は電荷ゼロでバランスが悪いので、電荷バランスを解消しようとはしないのでしょうか?

gößt

ガラス棒に帯電している電気が金属円板の電荷を引きつけるからです

確かに箔検電器内での電荷バランスが悪いので金属円板にたまった電荷は箔の方に流れていこうとしますが、それよりガラス棒にたまった電荷からの引力の方が強いですから結局のところ金属円板の電荷は動けません。ガラス棒が近くにある間は金属円板の電荷は一定と思ってもおそらく大丈夫です

フィナンシェ

ご回答ありがとうございます!箔の電荷が円板に流れていくことはないのですか?(円板,箔)=(++,0)とすると、箔から負電荷が移動して(+,+)となることはないのですか?頓珍漢な質問に思えるかもしれませんが、教えていただけると嬉しいです!

gößt

箔の負電荷が円板に流れていくということは、円板の正電荷が箔に流れていくという意味ですからそれはやっぱり起こらないです

ガラス棒が-qに帯電しているときは円板にはつねに+qの電荷があるはずです。 円板の電気量が+qより小さかったら円板に正電荷が補充され、+qより大きかったら負電荷が補充されると思います

フィナンシェ

ありがとうございます!
なんか、電流のときみたいに、正電荷はそれ単体では存在しなくて、負電荷が移動することによって生じるのかと思っていました。😅

なるほど、ありがとうございます!

gößt

正電荷という言葉はイメージして使っています。正電荷の移動なんてものが本当に存在するのはよく知らないのですが、負電荷の移動を逆向きの正電荷の移動と捉えてもとくに差し支えないと思って述べました

フィナンシェ

ありがとうございます!

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