ガブ
高校物理で出てくる、磁場中で導体棒を動かすと誘導起電力が生じる問題は、よく導体棒中の自由電子にかかる力の釣り合いから起電力を求めさせてるけど、あれはおかしな話で、導体棒とともに動く座標系にとっては静止系の磁場が電場の成分を持つように変換されているってことなんで、本来ローレンツ変換なんだよねぇ。
高校物理覚えてる人にしか通じない話でごめんなさいw?
まぁ、大学入試でも、その辺を理解できてなさそうな出題をよく見るんで、おそらく工学とかで相対論をちゃんと知らない分野の物理の教員だと理解できていないのかもしれないなぁとは疑ってる。
えがみっち
@GabbingDog 寝ていたのだけどふと目が覚めてふと見てみたら、全く分からないことが書いてありましたw
金属棒に金属？の針金を巻きつけて電気を流すと磁石になって、逆に棒が磁石だったら電気が流れるみたいな話、聞いたことがあるくらいで、これのことなのかどうかも分かりません。
高校の物理ではこれ以外にも摩擦と抵抗などに拒絶反応を起こし、試験問題の「但し摩擦はないものとする」にもキーとなって赤点取りました。よろしくお願いします?
ガブ
@egamich 金属の棒に針金を巻きつけて電流を流す、というのはいわゆる電磁石ですね。電気が流れれば周りに磁場が生じます。そこで、効率よく大きな磁場を得るために導線を何かに巻きつけてコイル状にしたものが電磁石です。中に金属棒を入れると、さらに磁場が強くなります。
また、コイルの中心で磁石を移動させると電磁誘導によってコイルに電流が生じます。コイル内の磁場の変化が大事なので、磁石を動かさなければ電流が生じません。
このように、電場（電流）と磁場は密接な関係があります。
高校物理では、おそらく、この程度の理解で終わるかと思いますが、実は、電場と磁場は別々のものではなく、両者を合わせた電磁場として理解すべきだというのが分かります。というのも、止まっている人にとって電場が無く、磁場のみがある状況で、一定の速度で動く人にとっては電場があると観測されるからです。
つまり、電場と磁場は両者一体となって、観測者によって変化する存在なんです。この観測者によって異なる電磁場の大きさを関係づけるのがローレンツ変換という関係式なのですが、まぁ、めんどくさい式なので、名前だけでも覚えて帰ってください。（芸人風にw）
ガブ
@egamich で、磁場の中を動く導体棒に話を戻すと、導体棒は動いているので導体棒にとってはローレンツ変換によって電場の中にいると観測できるはずで、電場があるので起電力が生じ、電流を流そうとします。これが、事の本質なのですが、高校物理ではそこまで説明しません。このローレンツ変換は特殊相対性理論の基礎となる重要な概念です。
なので、高校物理で相対性理論までやらなくても良いけど、そこへのとっかかり位の話はできるのに、なんでやらないんだろうねぇというのが昨日のお話でした。
ガブ
@egamich ちなみに、図はこんな感じです。上向きに磁場Bがある中で、間隔がlの2本の導体のレールの上を、導体棒が右向きに速度vで動くとき、日本のレールの間にはvBlの電位差が生じます。
えがみっち
@GabbingDog 曖昧にしか分かりませんがおっしゃらんとするところは分かるような気がします。
高校までの授業というのは得てしてそこが肝じゃないんだっていうのを教えようとして、つまずくと「とにかくそういうもんだと覚えろ」と言われますよね。
得意分野ならつまずきませんが、不得意分野だと拒絶反応が起きます。
私は小学校で時計もつまずきました。なんで「１」が「５」なんだ？って。
ガブ
@egamich 少なくとも数学や物理で暗記なんて、ほとんど要らないんですけどね。
僕は記憶力が悪いんで、数学の公式を忘れるたびに導いてましたw
ガブ
@egamich 日本じゃなくて2本だw
えがみっち
@GabbingDog 分かってましたよ :blobcat:
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