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物理の質問

電池につながれた銅線の中の電場というのはどうなっているのでし...

■考えている内容や答え


電池につながれた銅線の中の電場というのはどうなっているのでしょうか。
また電場があるとしたとき　V＝Ed を考えると銅線の長さによって電池から発せられる電場が変わってくるということでしょうか。
さらに銅線と抵抗R で抵抗率が違う場合、受ける電場からの力は一緒であるのに抵抗率から受ける力が異なって電子が移動する速度が回路内で異なってき、電子の交通渋滞的なことが起きそうに思ってしまいます
あと　回路が対称な回路で枝分かれしている場合（並列回路のような感じ）電場は半分に分かれるのでしょうか。

さらに下の写真の中の２つの例の場合どのような感じでしょうか。

たくさんごめんなさい
ご教授お願いします。

PS このような考えを僕を導いた問の写真も貼っておきます
問題そのものは解けており大丈夫です

■特に不安な点や、確認したいこと


電流が流れる回路内での　導体　銅線　抵抗　内でのそれぞれの電場の状況　電子の速度
　

電池につながれた銅線の中の電場というのはどうなっているのでし... 画像ビューアで開く 電池につながれた銅線の中の電場というのはどうなっているのでし... 画像ビューアで開く
11か月前
このユーザーは退会しました さんの質問

回答(2件)

ベストアンサーに選ばれました
G_Imamura先生
先生
先生 の回答 11か月前
質問者様のご指摘のとおり実際には送電線部分にも抵抗があり、発電所から家庭まで何十キロ、何百キロも送電するときはいわゆる送電ロスの影響も無視できなくなりますが、このような問題の回路で考えるときは抵抗を考えようとしている導体部分に電源電圧がすべてかかっており、それ以外の送電線部分の抵抗は無視して考えていいということだと思います。
送電距離が長くなってこれを無視できなくなったとき、例えば導体（抵抗体）部分の抵抗が19Ω、送電線部分の抵抗が1Ωとすると、流れる電流が一定になるように電圧が分配され、電源電圧Vのうち導体（抵抗体）部分にかかる電圧は0.95V、送電線部分にかかる電圧は0.05Vとなり、5%の電圧降下（送電ロス）が起こっているということです。

  • 回答ありがとうございます
    2人の先生方の仰っている意味が自分なりに整理できました。
    電場も抵抗力も銅線部分では発生しておらず導体(銅線)部分では電子に力は加わらず、また抵抗部分にいくと電場も抵抗力も発生するが、これもまた力の釣り合いが起き、電子にかかる力の和は0となる∴電子の速度は回路中で一定であるっという解釈であっていますか。

    ただ導体(銅線)部分で電場が発生しない理由にはなっていないような気がします。
    何度も噛み付いてごめんなさい
    自分なりに考えて見たのですがスイッチを入れてからそのような定常電流が流れるまでの過程の話で
    抵抗部分に至るまでの銅線で電子は電池によって発生させられる電場によって加速される　(∵抵抗ゼロで加速を止めるものなはない)
    しかし電子が抵抗の部分にたどり付いたとき　電子は抵抗で発生する抵抗力によって減速される
    すると抵抗部分の手前で電子の交通渋滞が起きる　すると抵抗の電池負極側はマイナス電気を帯びた電子が貯まるため結果的に抵抗の電池正極側はプラス、電池負極側はマイナス、に帯電する　　ゆえに抵抗では電場が発生し、銅線（抵抗の両端を抵抗の中を通らず結ぶ回路部分）には電池が発生させる電場と逆向きの電場が発生し打ち消す　　だから抵抗部分には電場が発生し電位差が生じるが、銅線部分では電場は0で電位差が生じない
    また銅線部分で発生する電位降下を無視できる理由については、抵抗そのものと比べて相対的に見たときに抵抗率がちっさいから上記のような電子の交通渋滞がおき電位差が無視できる
    ってあっているでしょうか

    お願いします

    11か月前

    このユーザーは退会しました

  • 銅線部分の抵抗が完全に0であればスイッチを入れた直後の挙動をそのように考えられるかもしれませんが、実際には完全に0というわけではなく、回路のどの部分でも電流値（単位時間に断面を通過する電子の数に比例）が一定となるように電源電圧が分配されるので、銅線部分と抵抗部分の抵抗値の大きさの比が1:1000とかで銅線部分の電位差は電源電圧の1/1000程度で無視できると考えるのが私のイメージです。

    11か月前

    G_Imamura

    先生

  • ありがとうございます。
    イメージをクリアにすることができました。
    ありがとうございました

    11か月前

    このユーザーは退会しました

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あなたがベストアンサーに選んだ
G_Imamura
さんは先生をしています

詳しくはこちら
加茂先生
先生
先生 の回答 11か月前
理想的な導体は抵抗0なので、電場0です。
電子速度も0です。

  • 回答ありがとうございます


    それは電流が流れる回路においても適用できる理論でしょうか

    そもそも導体の電場が0っというのは静電場での話でありその理由は導体の中を外部の電場の影響を受けて「移動しきった」電子が外部から受ける電場と逆向きに電場を新たに作り　それが外部の電場を打ち消すからですよね　　ただ電流が流れており回路を作っている場合「移動しきって外部の電場を打ち消す電場」はできないのでは、、、？
    抵抗の素材も結局は導体であると思うのですが、もし導体の中の電場が0となる場合抵抗で電位が下がることはどのように解釈したらよいでしょうか
    またそれだと電池に銅線のみを繋いだ回路ではどのように解釈できるのでしょうか。

    あと回答してくださった｛理想的な導体は抵抗0なので、電場0です。｝についてですが電場と抵抗率に因果関係はあるのですか。電子が受ける力っていう意味では電場と抵抗両方が絡んでくるというのは理解できますが電場そのものに抵抗が影響するとは理解できません


    ごめんなさい

    11か月前

    このユーザーは退会しました

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加茂
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回答ありがとうございます！

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