高校物理（交流とコンデンサー）

質問

高校物理（交流とコンデンサー）

　ある問題集に以下のような問題がありました。
　「図１について
　　Ｃ１、Ｃ２は同じ性能のコンデンサー
　　Ｄ１、Ｄ２はダイオード
　　電源は交流（電圧はＥ）
　　このとき、Ｃ２にかかる電圧を求めよ」
　という問題なのですが、解答の解説では交流電源の正極・負極の向きを２つ（正極下側、正極上側）
に分けて考えており、最終的には図２、３のようにコンデンサーに蓄えられる電荷の分布（正・負の）
が落ち着き、２Ｅが答えになる。

　私が確認したいのは、図２、３が最終的な状態のようなのですが、Ｃ２の電荷の分布が
図のようになるのは分かるですが（交流の向きによらず）、Ｃ１の電荷の分布がなぜ
左側極板が負で、右側が正になるのかがわからないのです。
　確かに、図２のように電源の正極が下側のときはわかるのですが、図３のように電源の正極が
上側のときがあっても、最終の姿としてＣ１の左側極板が負になるところが理解できていません。
　お手数をお掛け致しますが、途中の状態も含めて、なぜこのように落ち着くのか、アドバイス
いただけないでしょうか。よろしくお願いします。

回答No.2

bogen555 · ベストアンサー

その疑問は最もです。
これがわかりやすいでしょう。
http://analog-engineer.cocolog-nifty.com/blog/2010/03/post-cafa.html
図１はここで説明されている(2)コッククロフトウォルトン（CW）回路の１段分です。

図２が最初でＣ１の左側極板が負になるところから始まりと考えないと、説明がわからないでしょう。
図３から始まるとＣ１の左側極板が正になり、次に図２になってＣ１の左側極板が正かゼロになり、何回か繰り返してＣ１の左側極板が負になるわけです。
そこで、アナログエンジニアの先生は「従って、頻繁な起動をかけ、扱う周波数が商用周波数で電解コンデンサを使う場合には(1)の方式が無難である。」と書かれているわけです。

お礼

bogen555さん

ありがとうございます。
この回路の仕組みをもう少し考えてみたいと思います。

回答No.1

co_marimon

ようするにこれは倍電圧整流回路です。
C2に負荷が接続されていないので電荷は溜まるのみです。
C1は図２の周期にチャージされ、
図３の周期では電源電圧と直列の電荷としてC2をチャージします。
C1とC2が同じ能力（≒同じ静電容量）と定義されているので、
1周期でC2のチャージは完了しますが、
仮にC1＜C2でも何周期後かにC2のチャージが完了して2Eに達します。

お礼

co_marimonさん

ご回答いただきありがとうございます。
もう少し考えてみたいと思います。