斥力が働くのか、引力か？

質問

同じ値の抵抗ｒ1、ｒ2、とコンデンサーＣ1と直流電源Ｅ1があるとします。　電源Ｅ1に抵抗ｒ1がプラス極側に、ｒ2がマイナス極側になるようにして、直列回路を作り、さらにｒ1とコンデンサーＣ１を並列に繋ぎます。またマイナス極はアースされているとします。

　この時、コンデンサーＣ１の両極に働いている力は、引力でしょうか？斥力でしょうか？

よろしくお願いいたします。

回答No.3

sekisei · ベストアンサー

ANo1、sekiseiです。
補足の件についてはNo2様の言われるとおりです。
結局コンデンサは電位差により電荷が溜まるものです。

また、質問者様の疑問は「両極には＋の電位がかかっているから＋の電荷が溜まるのでは？それだと斥力が働くのでは？」というものですね。
この疑問が生じてしまった原因に電位と電位差の理解があると思います。

コンデンサに電荷が溜まるのはNo2様の言われるようにお互いの極板間の電位差によるものです。
確かに両極とも＋の電位ですが、これは厳密にはアースとコンデンサーの極との間の電位差になります。
そのため極論を言うと、r2の電源E+側の電位とコンデンサーのE-側の電位は一緒で電位差は０です。
人は回路全体を見てここには電位があるとわかりますが、コンデンサーは自分の両方がどうなっているかは判りません。
つまりコンデンサーの動作を決めるのはコンデンサー自身の両極の電位差だけです。

もっともっと厳密に言うと確かにコンデンサー周辺大気との電位差がありますが、その影響はこういう回路で使用する電圧が数ボルト程度の時は無視できます。
数万ボルトレベルになると漏洩電流などが発生したり影響が出てきます。

お礼

再度のお返事ありがとうございます。
電位より電位差が大事だということはよくわかりました。
ですが、まだ完全に理解した域には達していません。
まだ自分で考えて見ます。また新たに質問すると思いますが
またよろしくお願いいたします。

回答No.2

leo-ultra

まずこの答えは「引力」以外にありえません。
コンデンサの原理に立ち返ってください。コンデンサとは要するに２つの平行な電極です。そんなところに電荷が蓄えられるのは、＋極とー極に蓄えられた電荷がお互いに引き合っており、そのために電源を外しても電荷が逃げないのです。

もし斥力が働けば、電荷はコンデンサ内にとどまらずに配線をつかってより離れた位置に移動するはずです。

> では、たとえば、電源の電圧が１０Ｖだった場合、
ｒ１の両端の電位は１０Ｖと５Ｖになりますよね
お互いがプラスの電位ですから斥力が働くとは考えられないでしょうか

電位には引力も斥力も働きません。電位とは単なるポテンシャルです。力が働くのは「電荷」です。

この場合重要なのは、電位ではなくて、電位差が効いてきます。

お礼

お返事ありがとうございます。この場合重要なのは
電位ではなくて電位差なのですね。
私も自分の考えのおかしさになんとなくわかるような気がするものの
まだ釈然としないところもあるのですが、よく考えてみます。
また質問すると思いますがそのときはまたよろしくお願いします。

回答No.1

sekisei

E1+＿＿r1＿＿r2＿E1－＿GND
　｜＿_C1_＿｜
こういう回路でしょうか（無論E１は電源なので内部で繋がっています）
そしてコンデンサーＣ１の両極というのは部品としてのコンデンサー内部の極板のことでよいでしょうか。

でしたらコンデンサーにはr1両極に発生した電圧に見合う電荷がたまりますから引力となると思います。

お礼

早速のお返事ありがとうございます。

補足

そうです。sekiseiが描いて下さった図で良いです。
では、たとえば、電源の電圧が１０Ｖだった場合、
ｒ１の両端の電位は１０Ｖと５Ｖになりますよね
お互いがプラスの電位ですから斥力が働くとは考えられないでしょうか？
よろしくお願いいたします。