磁界中の平行レール上を運動する導体の問題 -上の図のように磁界中の導- 物理学 | 教えて!goo
質問
上の図のように磁界中の導体平行レール上を運動する導体の問題がある。
レールの間隔はℓで、終端の抵抗R以外、導体の抵抗は無いとする。
1.
よく知られたように、e=(v×B)ℓの起電力が発生し、両端に電荷が分離する。この電荷による電界E=v×Bが発生し、これによる電圧Vが定義される。そして、オームの法則 V=RI の電流が流れる。
2.
つぎに、下の図のように、終端抵抗がなく、運動導体棒が抵抗Rを持つとする。このときは
I=|v×B|ℓ/R・・・・①
の電流が流れるが、両端は短絡されているので(電荷の分離もなく)、電圧Vは0(電界Eも0)となる。この状態ではオームの法則 V=RI は成り立たない。
つまりオームの法則は成り立っていないのか? 何故①が成り立つか?
ちなみに、電磁誘導については誤解も多く(起電力の定義も説明もない)、上の図も問題を含んでいるのに(電磁誘導があるのに電圧測が成り立つ理由は?)、下の図の問題が提示されているのを見たことがある。明らかに高校レベルを逸脱している(ことを出題者は理解していない)。
これから。コンクラーベを見に行くので(2回目)、返信はしばらくできないと思います。
解答
＞●始めに書いたようにそれは分かる。
ーー＞
・・・
＞ところが、下の図ではv×Bによる電流は流れるが、左端は短絡されているので、電界は発生しない(電荷の分離が無い)。
となって、長い間、悶々と悩みました。
ーー＞
いいかい？
下図ね！
R両端にはv×Bに相当する電界を打ち消す電荷Ｑａができる。
これによってR内部の電界は＝０になる。
このＱａは外部に電界を作る。
だから、短絡すると電流が流れるが、Ｒで制限される。
Ｒの両端にはＱｂが現れる。
Ｑａ＝Ｑｂ
で
端子電圧＝０
になって平衡する。
Ｒの電流はv×Bのローレンツ力で流れる。
だめかな？
だめそうだね！
図を忘れました・・・┐(´∀｀)┌