電磁気学の質問です。

質問

電磁気学のコンデンサについて分からないことがあるので教えてください。

開放状態でQ[C]に帯電しているコンデンサの片側だけを接地すると帯電はどうなりますか？
私としては片側だけ接地しても何の変化も起きないと思うのですが正しいのでしょうか？
それとも接地された側が0[C]でもう片方が+Q[C]になるのでしょうか（-側を設置した場合）

よろしくおねがいします

回答No.1

rnakamra · ベストアンサー

> 私としては片側だけ接地しても何の変化も起きないと思うのですが正しいのでしょうか？

そのとおりです。
接地した側の極板に蓄えられた電荷はもう一方の極板に蓄えられた電荷からクーロン引力を受けるため外に流れることができません。ですので設置した側の極板の電荷量は基本的に変化しないと考えてよいでしょう。
(厳密には反対側の極板にある電荷の一部が大地に誘導される電荷に吸い寄せられ、その分接地した極の電荷がわずかながら減ることにはなるでしょう。)

お礼

解答ありがとうございます

回答No.3

el156

+極、-極の電荷を夫々電極が対向する側とその反対の端子側とに分けて4つの場所の電荷を考えると良いと思います。
コンデンサにQクーロンが蓄えられているとき、そのコンデンサが全体として帯電していなければ、+側の+Qクーロンと-側の-Qクーロンは電極が対向する部分に集中していて、夫々の電極の端子側の電荷はゼロです。この状態から負極を接地したとしても各部の電荷に変化はありません。

もしQクーロンが蓄えられているコンデンサが更に全体として例えば正に帯電しているとすれば、その時正極と負極の電荷が例えばそれぞれ+2Qクーロンと0クーロンになっているということもあり得ます。その場合、コンデンサと大地の間の静電容量がコンデンサの極間の静電容量比べて十分小さいなら、正極の端子側に+Qクーロン、対向面側に+Qクーロン、負極の方は対向面側に-Qクーロン、負極の端子側に+Qクーロンがあるはずです。この場合にもコンデンサの電極間に蓄えられている電荷はQクーロンですから電極間の電位差は上の場合と同じです。この状態のコンデンサの負極を接地すれば、電荷はコンデンサ全体としてゼロになる様に動きますから、負極側から2Qクーロンが大地へ流れ、負極の対向面側が-2Qクーロン、正極の対向面側が+2Qクーロン、正極の端子側は0クーロンとなります。即ち負極を接地することによってコンデンサは追加充電され、コンデンサの電極間の電位差はこの例なら最初の2倍になるはずです。

しかしコンデンサの端子と大地との間の非常に小さな静電容量に大きな電荷が溜まるということはそのコンデンサが全体として非常に高い電位になっていることを意味しますから、この例は特殊です。現実にコンデンサ全体が電極間の電荷と比べて無視できない程に帯電している、という場面は少ないと思います。

お礼

詳しい解説ありがとうございます

回答No.2

fjnobu

片側だけ接地しても、充電量に変化は起きません。
接地の反対側の電位は、大地に対しての電圧値が変わる事もあるので、その意味では変化が起き事も有ります。
もう片方が＋Ｑ[Ｃ]　になります。

お礼

解答ありがとうございます