回路でなく、孤立して電荷をもった平板が電界をどのようにつくるか？ ということですよね。表側と裏側の両方があるはずだけど、解答はそうなってなくて、片面だけのようだ、ということですか？
これは孤立平板と平行平板の違いの話なのかなと思いました。
孤立平板では表側と裏側とに電気力線が出て行きますが、平行平板ではコンデンサ内部にだけ電気力線がでていて、外部の電気力線は対抗側の平板の電気力線のせいでキャンセルされてしまっているんです。
そうすると平行平板の間にできる電界は公式通りにV=Edで解けるはずなら、どうして2がでてきたの？というところですね。
コンデンサでは+Qと-Qが表面にでているはずですが、いまはアースされた平板が間に入ってます。このアースされた板は電気力線をふやすのに寄与していません。そのため内部の電気力線は実は孤立平板と同じように片側分のV/2aしかでてないわけです。しかし外部の電気力線は全体としてはコンデンサになっていることによってキャンセルされています。
したがって平板の電界は孤立平板の内部分だけのV/2aというわけです。
その電荷のみ、と言われているのに、外側キャンセルが起きるのは他の電荷との相殺によってですよね？つまり、他の電荷を無視したら、相殺は起きないわけで…そこが私の納得できないポイントです😫
孤立電荷とみなせるならば相殺はおこりませんが、問題文にもコンデンサを構成する電荷とあるので、完全孤立ではないとみます。むしろ他の電荷が無視できる状況というのは、この場合は無限に離れていてもありえないのです。
ここでアースされた平板はいわゆる遮蔽をしていて、電磁ノイズをへらすためのシールドとして設けるものです。
充電が完了したまま電圧源を切って電気的に設置を浮かせたとしてもシールドが効くというのが電気的な直感で、電界キャンセルはその直感通りだと思います。
それぞれの電荷に蓄えられた電荷のみ、と書いてあるのは、他の電荷は無視せよ、という意味ではないのですか？
何度も同じようなことを聞いてすみません😫
もしかして、外側がキャンセルされているもの自体を、蓄えられた電荷、としているのかとも愚考しましたが…それだと明らかに前問の答が違ってくるのでそういうことではないですよね…
A,Dが組になってコンデンサーとなり、外側の電界は相殺されてますね。
そうすると内側のAB間にしかAから電界はいかないです。Bは接地なのでAB間の電界を強めることはないです。
このときAは孤立平板と扱えますが、上側には電界はでないで、残り半分が下に行く…というのが電気的な帰結です。
他の電荷は無視というか、電位差を問題にしていて、あとは電気力線の本数の話ですよね。
"ADが組になってコンデンサーとなり、外側の電界は相殺されている"なら、例えば、Dがなかったら、Aに蓄えられた電荷"のみ"が作る電界の外側は相殺されないですよね？なのに、Aに蓄えられた電荷のみが作る電界、と聞かれて、Dのお陰で外側が相殺されていることを加味するのがわかりません…
本当に何度も同じようなことを聞いてすみません😣理解力が足りなくて本当に申し訳ないです…😫
仕事の合間、どういう疑問なのか考えて過ごしてみました。
「Aに蓄えられた電荷のみ」というのは、他と切り離した孤立された電荷と読めますね。読めますが、ここでは言葉通りに受け取るのではなく、「Aに（電磁気の物理系として実効的に）蓄えられた電荷のみ」と読まなければならないです。この問題はそう読めるかどうかを期待されているわけです。なぜならば、それが物理学的に妥当な定性的考察だからです。
力学の問題では衝突とか分離を扱うとき、運動量保存則とかエネルギー保存則とか跳ね返り係数を連立しますよね？連立せずに質点一個だけ切り離してきて議論するのは明らかにおかしいわけです。相互作用を無視しているからです。
この問題はどうでしょう？力学でいえば一つの質点の運動を求めるのと同じ問題をあつかっているわけですが、巧妙な考察で連立方程式をすべて飛ばしているわけです。こういうのを境界値問題といいますが、今の場合は境界がなくて連続なものとして扱ってよいということになっているわけです。連続なので真面目に電界の関係を連立方程式にして書き下すと、キャンセルする項が出てくる。このキャンセルを数式ではなく、電気力線の描像だけで捉えてもよいということで、結果同じ関係が得られるわけです。
もしもこれが数式でないとわからんし、納得できない！ということであれば、たぶん電気の仕事はさけたほうがよくて、工学部の学科選びというのはこういうものを通して考えるんですね。
「Aに実効的に蓄えられた電荷」という意味なら、写真でいう、一番右端と左端を合わせて(Q1/2+Q1/2=)Q1となるのではないですか？Q1/εSだと、やっぱり答はV/aとなって間違いになってしまうので、(あと、E1は問2で求めているので)実効的という意味ではないのだと思っていました…
本当に長々と付き合っていただいて申し訳ないです💦きちんと答えて下さるので、私も疑問に思うところをきちんと伺おうという姿勢でおりますのでどうか呆れずにお願いします😫
すみません、折角回答してくださったのに一週間ほど経ってしまい申し訳ないです😫
ずっと考えてはいるのですが、もう少し考えるので、また考えがまとまって質問したらどうぞご教授お願いします😭
はい。もしかしたら違うのかも知れませんが、私が疑問に思った箇所はその通りです！
例えば、EA=V/2aが答ですが、私は、EA=V/aと書いて間違いでした。