電気振動

質問

コンデンサーの電位差が0なのはコイルで電圧降下を起こさないからコンデンサーの電位差0なのは分かりますが、じゃあなぜ直流電源とコイルだけの回路においてはコンデンサーに電位差が生じるんですか？
この問題と普通に直流電源にコンデンサー繋いだ場合との違いがわかりません。
このせいで急に直流電源にコンデンサーだけのただの問題が、なんでコンデンサーに電位差生じるのかわからなくなりました。
直流電源に繋げても抵抗とかない限り電圧降下起こさないから電位差も生じなくないですか？
分かりやすく解説お願いします。

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回答No.3

info22_

問題文の内容の意味が回答者が理解できません。
>コンデンサーの電位差が0なのはコイルで電圧降下を起こさないからコンデンサーの電位差0なのは分かりますが、じゃあなぜ直流電源とコイルだけの回路においてはコンデンサーに電位差が生じるんですか？
>普通に直流電源にコンデンサー繋いだ場合との違いがわかりません。
>急に直流電源にコンデンサーだけのただの問題が、なんでコンデンサーに電位差生じるのか

添付画像の問題文の左端が欠落、もしくは歪んで文字がよく見えません。
下記の？？？の数値を補足にお書きください。

電池E=1.8 V, 内部抵抗r=？？？ Ω
電気容量コンデンサーC=80μF
自己インダクタンスコイルL=？？？mH
コイルの抵抗および導線の抵抗は無視できる。

[1]スイッチSが長時間ONの状態が続いいて過渡状態がおさまり定常状態になったとき(t<0)
　コンデンサCの電荷Q=Cvc=0,vc=0 → Q(0-)=0, vc(0-)=0
　コンデンサCに流れる電流ic=0 → ic(0-)=0
　コイルLに流れる電流il=E/r → il(0-)=E/r
　コイルの電圧降下vl=0
[2]スイッチSがOFFになりその状態を保つとき(t≧0)
　コイルに流れていた電流il=E/rはコンデンサーCに流入します。
　ic(0+)=il(0-)=E/r,il(0+)=il(0-)=E/r
[3] t＞0の回路方程式
i=il=icの正の向きをLC並列回路を時計回り(右回り)にとると
Ldi/dt+(1/C)∫idt=0, ic=il=i
ラプラス変換
LsI(s)-Li(0+)+(I(s)/(Cs))+(vc(0+)/s)=0
(Ls+(1/(Cs)))I(s)=LE/r
I(s)=(LE/r)Cs/(LCs^2+1)
=(E/r)s/(s^2+(1/(LC)))
i(t)=(E/r)cos(t/√(LC))=il(t)=ic(t)

回答No.2

Tann3

基本的な事項として、

・抵抗は、直流、交流のいずれの電流も流す。
・コンデンサは、直流電流は流さないが、交流電流は流す（抵抗値を持つ）。
・コイルは、直流電流は流すが、交流電流に対しては抵抗値を持つ。

ということです。

　そして、ご質問に掲げた「直流回路」でも、スイッチを閉したり、開した瞬間には、一瞬「交流」状態になり、時間経過とともに「直流」の平衡状態となるのです。
　つまり、スイッチを閉じた瞬間には、コイルには電流が流れませんが、コンデンサには電流が流れて電荷がたまります。次の瞬間から、コンデンサの電荷は時間とともにコイルを通って流れ出て、最終的にはコイルで導通したコンデンサの両側の電位は同じになり、回路の抵抗値は「抵抗」だけになります。

　コイルだけ＋抵抗（コンデンサなし）なら、スイッチを閉じた瞬間には回路に電流は流れず、時間とともにコイルに電流が流れて、最終的にはコイルは導通して、回路の抵抗値は「抵抗」だけになります。（コイルは導通して電位差はなくなっている）

　コンデンサだけ＋抵抗（コイルなし）なら、スイッチを閉じた瞬間にはコンデンサには電流が流れて電荷がたまり、時間とともにコンデンサは充電されて電流を流さなくなり、最終的には回路には電流が流れなくなります。（コンデンサには、充電による電位差が生じている）

　このような「時間変化」を考える必要があります。
　普通、コンデンサの問題文に「十分な時間が経った後に」と書かれているのはそのためです。

回答No.1

angkor_h

> コンデンサーの電位差が0なのはコイルで電圧降下を起こさないからコンデンサーの電位差0なのは分かりますが、
⇒何時の時点を指すのかがわかりませんが、
スイッチ開の時点を見れば「コンデンサーの電荷がゼロだから」で、その状態からスイッチを閉じた瞬間も同じです。

> じゃあなぜ直流電源とコイルだけの回路においてはコンデンサーに電位差が生じるんですか？
⇒「直流電源とコイルだけの回路において」と言いながら、なぜコンデンサーの話が出てくるのでしょうか?

> 普通に直流電源にコンデンサー繋いだ場合
⇒これは普通では有りません(異常です)。普通には抵抗が直列に入ります。

文面が錯乱のようです。
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