2013年2月6日水曜日

電流は運動座標系でも静止座標系と同じ

「高校物理の発想の基本」
 静止座標系で観察した場合と、運動座標系(あるいは加速度座標系)で観察する場合とで、変化する物理量と変化しない物理量があります。
 そのように、座標系を変化させたとき、どの量は変化しないで、どの量は変化するかを、しっかり整理しておいて、自由に頭を切り替えて座標変換した結果を想像できるように、頭を整理しておく必要があります。
 そこで、以下では、電流が座標変換によって変わるかどうかを考えます。
 電流Iは、電荷が中和された、以下のようなものとして考えます。

 電荷qと反対符号の電荷-qが中和して電荷が0になっていて、そして、逆符号の電荷が逆方向に運動することで電流が発生します。このような運動する電荷の対が電流であると考えます。

 2番目の図のように、この電荷の対の電流を、右側に速度aで運動させた場合を考えます。
 すると、電荷qの速度はV+aになり、電荷-qの速度はーV+aになりますので、結局、総体としての電流Iの大きさは変わりません。
 すなわち、電流Iは、運動座標系でも静止座標系でも変わらない物理量です。
 それで、電流については、静止座標系でも、運動座標系でも、等加速度系でも変わらない量として扱えます。
 回転座標系では、電流の方向は変わりますが、電流の大きさは変わらないものとして扱えます。

【リンク】
「高校物理の目次」

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