誘電分極ってなに?わかりやすく解説

今回は誘電分極について学習していきましょう。

本記事は、大学受験で物理を使う人向けに、「誘電分極とは何か」を、誘電分極に関する例題を交えながら解説します。

入試に頻出なコンデンサーの範囲につながる重要な現象です。

苦手意識のある人にもわかりやすく解説していきますので、最後まで参考にしてみて下さい。

誘電分極とは何か?

誘電分極とは、不導体で起こる帯電現象のことを指します。

帯電体と近い側に帯電体と異種の電荷が発生し、遠い側に同種の電荷が発生します。これは、不導体に電荷を近づけることで、不導体内の原子や分子が分極して等しい量の正電荷と負電荷が発生しているために起こります。

誘電分極の原理

不導体を帯電体の近くに置くと、帯電体の静電気力により、不導体を構成している原子や分子の電荷の分布が変化し、分子内の正電荷や負電荷が同じ方向に並ぶようになります。

不導体は誘電分極をするので、「誘電体」とも言います。

後のコンデンサーの範囲で「誘電体」として問題文中によく出てくるので、抑えておいてください。

静電誘導との違い

静電誘導とよく似ているので、ここできちんと区別しておくために確認しておきましょう。

静電誘導・・・帯電体を導体に近づけたときに起こる現象で、自由電子の移動によって電荷の分布が決まる現象

誘電分極・・・帯電体を不導体に近づけたときに起こる現象で、不導体内の原子や分子の分極によって電荷の分布が決まる現象

問題としては、よく具体的な物質の名称が問題文中に出てくるので、見落としのないようにしましょう。

導体の例・・・金属球、金属板、鉄球、鉄、銀など

不導体の例・・・ティッシュ、塩化ビニル、ポリエチレンなど

誘電分極に関する例題(静電誘導の問題を含む)

問題
  1. 帯電していない同じ大きさの導体球A、Bをナイロン糸でつるし、接触させておく。負に帯電した塩化ビニル管をBに近づける。その後に、次の(a)と(b)の操作をした場合、AとBの電荷は、それぞれ正、負、0のいずれか?
    (a)AとBを離した後、塩化ビニル管を遠ざけた
    (b)塩化ビニル管を遠ざけた後、AとBを離した
  2. AとBがともに不導体であるとし、同様に実験をして(a)と(b)の操作を行う。Aの電荷は正、負、0のいずれか?

物理の偏差値を上げるなら
【オリジナル教科書「力学の考え方」配布!】

物理がニガテな受験生は迷わずダウンロード!偏差値爆上げ!

例題の解答と解説

指針

塩化ビニル管を近づけた時、導体ではm自由電子の移動によって、塩化ビニル管に近い側の表面に異種の電荷、遠い側に同種の電荷が現れます。不導体では、原子や分子の内部で電荷の分布がずれるだけで、電子が移動するわけではありません。

解答 (1)(a)A:負 B:正 (b)A:0 B:0 (2)(a)0 (b)0

  1. (a)塩化ビニル管を近づけた時、その負電荷によって導体球内の自由電子は、塩化ビニル管から遠ざける向き、つまりBからAに移動します。A、Bを離したあと、塩化ビニル管を遠ざけたので、BからAに移動した電子はそのまま残ります。したがって、Aの電荷は「負」、Bの電荷は「正」になります。
    (b)塩化ビニル管をまず遠ざけたので、BからAに移動した電子はもとのBに戻ります。その後、AとBを離しているので、AとBの電荷はいずれも0になります。
  2. 不導体では、移動できる電子が存在しないので、(a)と(b)のいずれの場合も、Aの電荷は0になります。

まとめ

まとめ

誘電分極とは、不導体に起こる帯電現象。

不導体に電荷を近づけることで、不導体内の原子や分子が分極して等しい量の正電荷と負電荷が発生している。

誘電分極は、コンデンサーの範囲で頻繁に出題されます。

しっかりと読み込み、きちんと覚え、解けるように何度も繰り返してください。


公式LINEで随時質問も受け付けていますので、わからないことはいつでも聞いてくださいね!
公式LINEで質問する


電磁気学についてさらに詳しく勉強したい方は、こちらのまとめ記事をぜひ参考に↓↓↓

【電磁気学についてもっと詳しく学ぶ】
電磁気学の要点まとめ【物理の偏差値を上げる方法】

物理の偏差値を伸ばしたい受験生必見

偏差値60以下の人。勉強法を見直すべきです。

僕は高校入学時は国公立大学すら目指せない実力でしたが、最終的に物理の偏差値を80近くまで伸ばし、京大模試で7位を取り、京都大学に合格しました。

しかし、これは順調に伸びたのではなく、あるコツを掴むことが出来たからです。

その一番のきっかけになったのを『力学の考え方』にまとめました。

力学の基本中の基本です。

色々な問題に応用が効きますし、今でも僕はこの考え方に沿って問題を解いています。

最強のセオリーです。

LINEで無料プレゼントしてます。

>>>詳しくはこちらをクリック<<<

もしくは、下記画像をクリック!

>>>力学の考え方を受け取る<<<


コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です