高校物理(コンデンサー)

質問

コンデンサーを電源に接続して、電源を入れたり切ったりする問題があると思います。電気量は電源に接続されているとコンデンサーの極板を動かしたときに変化し、電源を接続していないと電気量保存則が成り立つということはわかります。しかし、電気容量や電位はどのようにすると変化するのでしょうか。

質問が抽象的ですみません。
回答お願いします。

回答No.2

rnakamra · ベストアンサー

電気容量は極板間の距離に反比例します。つまり電極間を広げると容量が小さくなり電極間を狭めると容量は大きくなります。

電位は電源につないでいるときは電源の電圧と等しくなります。これはつなげたままで電極間の距離を変えようが関係ありません。
電源から切り離した状態だと電極間の距離をかえるとそれにつれて電圧は変化します。
電極間の電界は距離によらず一定です。そのため電極間を広げるとV=Ed (V:電極間の電圧、E:電極間の電界、d:電極間の距離)にしたがい電圧は距離に比例するようになります。

コンデンサに蓄えられるエネルギーについて考えてみるとさらに勉強になるでしょう。
電源をつないでいる場合とつないでいない場合ではエネルギーの変化の仕方が全く異なります。
エネルギーの変化は仕事によってもたらされるのですが、その仕事がどこからされているのか考えてみるのもいいでしょう。(仕事を行ったものそれぞれの仕事量の計算は高校レベルでは無理なところもあるかもしれないため、全体の変化量だけでも計算してみるとよいでしょう)

お礼

とてもためになりました。
静電容量について考えてみます！
ありがとうございます。

回答No.1

FT56F001

コンデンサの静電容量は，極板面積に比例し，極板距離に反比例し，間に挟む誘電体の誘電率に比例します。これらを変えたときに静電容量は変化します。

極板間の電位
電源につながっているときは，電源の電圧と等しくなります。電源電圧を替えると変化します。

電源につながっていないときは，極板を動かして静電容量を変えたときに，極板間の電位が変化します(電荷は保存)

お礼

なるほど、ありがとうございます。