締切済み 誘電体の役割 2018/07/14 12:42 高校物理の電磁気でコンデンサーに誘電体を挿入するという問題がありますが,この誘電体の主な役割は何ですか？ みんなの回答 （2） 専門家の回答 みんなの回答 skydaddy ベストアンサー率51% (388/749) 2018/07/14 13:30 回答No.2 誘電体はコンデンサーにエネルギーを貯める役割をします。 誘電体を極板間に挟み、電位をかけると誘電体が分極します。 この分極で誘電体内にエネルギーが貯まるため、静電容量が大きくなります。キャパシタンスは静電容量ですから、静電容量が大きくなることはキャパシタンスを大きく出来ます。キャパシタンスが大きいと、同じ容量なら部品を小さく出来ますし、同じ大きさならより沢山のエネルギーを貯められます。このようなメリットがあるのでより静電容量が大きくなるような誘電体がキャパシターには使われています。この静電容量は、誘電体の誘電率が大きい（分極度合いが大きい）ものほど大きくなります。 なお、静電容量を計算する式を見ると判りますが、誘電体の誘電率以外にも極板の大きさ、極板間の距離の２つも容量を変えるパラメータです。実用では極板物理的大きさには制限が大きいため、極板間距離を小さくすることで容量を大きくすることが通常の手法です。 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 double_triode ベストアンサー率26% (520/1996) 2018/07/14 13:00 回答No.1 電極間が真空（空気でも近似的におなじ）であるときよりも，コンデンサの静電容量を大きくします。 じっさいの電子回路に実装されるコンデンサの誘電体には，紙，マイラ，ポリプロピレン，雲母，チタン酸バリウムなどが使われます。 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育自然科学物理学 関連するQ&A 誘電体について 誘電体についての問題です。 球形コンデンサを考えるとき、単一種誘電体の場合と二重誘電体の場合はどのような違いがあるか教えてください。 コンデンサーに誘電体を挿入するときの引力 直流電源に繋がれたコンデンサーの間に、 底面積がコンデンサーの金属板より小さく、高さがコンデンサーの間隔と等しい直方体形の誘電体を横から入れていく時、 (1)誘電体がコンデンサーからはみ出ている時は、 コンデンサーの中に引き入れられる向きに引力を受けますが、 (2)誘電体が完全にコンデンサーの中に入っている時は、 その位置が右に偏っていようが左に偏っていようが、（合力としては）引力も斥力も生じないそうです。 少し難しめの物理の問題集（大学受験用）にそう書かれていました。 問題としては、この現象を数学的に解析させるもので、 それを見ればこの現象が起こるのはわからないでもないのですが、 これをコンデンサーの金属板と誘電体の表面の電荷から考えると、どうも納得できません。 (1) □□□□□□□□□□□□□ ←コンデンサー □＋□＋□＋□＋□＋□＋□ ■－■－■■■ ■■■■■■■ ←誘電体 ■■■■■■■ ■＋■＋■■■ □－□－□－□－□－□－□ □□□□□□□□□□□□□ この図のような（誘電体がコンデンサーからはみ出ている）時、 コンデンサーの左側の表面電荷と、誘電体の誘電分極による表面電荷が引力を及ぼしあうから、 誘電体はコンデンサーの中心向きに引力を受けるというのはわかります。 しかし、 (2) □□□□□□□□□□□□□ □＋□＋□＋□＋□＋□＋□ ■－■－■－■ ■■■■■■■ ■■■■■■■ ■＋■＋■＋■ □－□－□－□－□－□－□ □□□□□□□□□□□□□ この図のような時、 誘電体から見て左側より右側の方がコンデンサーの表面電荷が多く存在するから、 誘電体は右側に引き寄せられる気がします。 この考え方はどこが間違っているのでしょうか？ 誘電体と誘電率について お世話になります。 いま、コンデンサの勉強をしているのですが、コンデンサの絶縁物として誘電体という呼び名がでてきます。 誘電体とは、どういうもの、どういう意味なのでしょうか。絶縁物すべてが誘電体とも言うことができるのでしょうか。それともコンデンサの絶縁物として利用されるものだけをさすのでしょうか。後者の場合、どういうものがコンデンサに利用されるのでしょうか。誘電体となるための条件などはありますでしょうか。 また、誘電率という言葉が出てきますが、これはどういうものとイメージすればよいでしょか。磁気においては透磁率に対応する言葉かと思いますが、透磁率は磁気、磁束の通りやすさというイメージ(とらえ方）ができると思いますが・・・。 天文学のお話。日本ではどのように考えられていた？ OKWAVE コラム コンデンサーと誘電体 なぜ、コンデンサーに誘電体を挟むと、静電容量が増えるのでしょうか。 誘電体を挟むと、電場が小さくなるし、誘電体を挟むということは、コンデンサーの直列つなぎになるので、静電容量が減ると思うのですが。 どなたかご教授お願いします。 誘電体に働く力がわかりません 「面積S、横幅Lの導体平板が2枚、間隔dを空けて存在する並行平板コンデンサがある。このコンデンサに電圧Vを印加しながら、コンデンサの右端からxのところまで、誘電率εの誘電体で満たした。真空中の誘電率をε0として、誘電体に働く力Fの方向を求めよ。」 という問題がわかりません。 コンデンサに電荷Qを充電して、電源を外し、誘電体を入れる場合には、コンデンサの静電エネルギーW=(Q^2)/2Cであることから F = －∂W/∂x > 0 よって誘電体に働く力の向きはxの増加する方向（コンデンサに引き込まれる方向）だと思いました。 ですが、電圧Vを印加したままの状態だと、コンデンサの静電エネルギーW=C(V^2)/2なので W = {εSx/(d×L)＋ε0S(L-x)/(d×L)}(V^2)/2 F = －∂W/∂x = SV^2/(2d×L)(ε0－ε)<0 よって誘電体に働く力の向きはxの減少する方向（コンデンサから追いやられる向き）だと思いました。 これであっているのでしょうか？ 強誘電体（セラミックコンデンサ、強誘電体メモリ）… 強誘電体（セラミックコンデンサ、強誘電体メモリ）の自発分極について 強誘電体の自発分極について教えて下さい。（好奇心からの質問です） 強誘電体メモリでは自発分極によって情報を記憶されますが、同じくセラミックコンデンサに使用されるチタン酸バリウムも自発分極があると思います。セラミックコンデンサを高いインピーダンスの回路で使う場合、自発分極により電圧が生じて誤動作してしまうようなことはないのでしょうか。 サンプルホールド回路では、誘電体吸収による再起電圧が問題になるとおもうのですが、同じく自発分極も有害な方にはたらきそうで、気になっています。 メーカーさんのアプリケーションノートをみていると、コンデンサ内部で小さく分割された領域で自発分極が互いに打ち消すようになると書いてあったのですが、強誘電体メモリと同じ状態になるのかが疑問です。文献を調べていると高温で電圧を印加しつづけると分極がそろうとあり、高温にすることはないのでそういった状況にはならないとは推測しています。 ご教授頂ける方、議論いただける方よろしくお願い致します。 コンデンサーに誘電体を入れた場合 平行平板コンデンサーに誘電体を満たした場合の容量は分かるのですが、それでは平行平板コンデンサー内に一様に厚さ方向の何分の一かだけを誘電体にした場合（例えば平行平板の片側に誘電体を塗るとか）の容量はどうなるのでしょうか？その際蓄えられる静電エネルギーは？なるべく詳しく教えて頂きたいです。 コンデンサーと誘電体に関する問題なのですが・・・ 電気容量C（F）の平行平板空気コンデンサーにV（ｖ）の電池をつなぎ、両極板に図のように物質を入れた。このとき、コンデンサーに蓄えられる電気量を求めよ。 （１）極板間隔の半分の厚さの金属板を、極板と平行に入れた場合。 --------------- l l l l ---←V（+） -------- -- ○○○←誘電体（極板間隔の半分の厚さ） l -------- l l --------------- （２）極板間の右半分を、比誘電率がεｒの誘電体で満たした場合。 --------------- l l l l ---←V（ｖ） ---○○○ -- ○○○←右半分のみ誘電体 l ---○○○ l l --------------- （３）下半分を（２）と同じ誘電体で満たし、その誘電体の上面を厚さの無視できる金属板で覆った場合。 --------------- l l l l l l ---←V（ｖ） -------- -- l ○○○○○←下半分のみ誘電体 l ○○○○○ l l --------------- 物理学の講義中、問題として出たのですが、解けずに困ってしまい質問させていただきました。 既出でしたらすいません。 平行板コンデンサーの誘電体の挿入による電界の変化について はじめまして。 ただいま受験勉強中の高校3年生ですが、少し分かりにくかった部分があったので質問させていただきます。 並行板コンデンサの誘電体の挿入による電界の変化の問題で（名問の森 P34の(3)(ア)です） 図のRとLの電界の比はどうなっているかという問いなのですが、（答えは1:1です） なぜ1対1になるのか分かりません。V=Edで変形してE=V/d。スイッチは閉じられているのでVは一定でdも一定でどちらも同じという事なのらしいのですが、誘電体って極板間の距離を縮める効果があったような気がして… しかも誘電体内の電界は周りの電界の1/εrになりますよね。 だからεｒが=１つまり空気でない限り、比誘電率ぶん変わってしまうと思ったのですが。どうでしょうか? また回答の隅に右図が書いてあって、 これはVが一定(スイッチが入った状態)で並行板コンデンサに極板の何分の1かの誘電体を挿入した場合、その誘電体内の電界がまだ挿入してない部分と等しくなり挿入したぶぶんの空気の部分は、E0=εrEという事でしょうか? また何故こういうことがいえるのか教えていただけると嬉しいです よろしくお願いします。 誘電体と電界 今、電磁気を勉強していまして、疑問に思ったので質問させてください。 一様な電荷を持った物体があるとして、その周りに誘電体で、その物体を包んでしまった場合、その誘電体内部の電界と外部の電界はどのように変化するのでしょうか？ これでは抽象的ですので、例えば・・・ 一様な電荷Qを持った半径aの球があり、その周りに厚さdの誘電体（誘電率εr）で包んだ場合、球内部では電界 E=Q/4π(ε0)r^2 (ε0:真空中の誘電率) となるのはわかりますが、誘電体内部、外部では電界はどうなるかということです。 よろしくお願いいたします。 誘電体にかかる力 問：極板間隔d,横幅l,奥行a,の平行平板コンデンサがあり、この間に右から誘電率εの誘電体を挿入した。電極間に電圧Vをかけたときの誘電体にかかる力をもとめよ。 という問題の解答はこうなってました。 （以下、真空の誘電率ε0と表わします。） 横軸にxをとり、 静電容量：C=εax/d + ε0a(l-x)/d エネルギーWは、W=1/2*CV^2 かかる力：F=∂W/∂x=(v^2/2)*a(ε-ε0)/d 疑問点は、かかる力を求めるときに、マイナスはいらないと言ってたのでしたがなぜでしょうか？ この場合、ε>ε0より力の方向は外向きの力を受けますよね 教えてください！ 誘電体が挿入されたコンデンサについて 質問させていただきます。 誘電体が図のように挿入された場合の合成電気容量を求める問題なんですが、 （コンデンサの面積はS、幅はdで誘電体はS/2,d/2です） 解答を見ると、まず最初に横に分解しその後縦に分解しています。 なぜ先に縦に分解してはいけないのでしょうか？ 解説ではその理由について書かれていませんでした。 何か専門的な理由がありましたら教えてください。 （確かに先に横に分解するのと縦に分解するのでは値が変わるというのはわかるのですが） 日本史の転換点？：赤穂浪士、池田屋事件、禁門の変に見る武士の忠義と正義 OKWAVE コラム 誘電体に電磁波を通した時の波長の変化について 誘電体に電磁波を通した時の波長の変化について教えてください。 誘電率短波長効果とうものがあるらしく、誘電体を電磁波が通過すると電磁波の波長は短くなるそうなのですが、どうしてそうなるのかを解説していただけないでしょうか？ 誘電体に電磁波を通すと電磁波のエネルギーが吸収された分振動数は小さくなり波長は長くなると思っていたのですが… 波長が長くなるのか短くなるのか、どうしてそういえるのか専門家や詳しい方教えていただけないでしょうか。 どうかよろしくお願いいたします。 円筒コンデンサー中の誘電体の動き 同軸で長さLの半径R1、R2（R1<R2）の円筒型コンデンサに、 厚さR2-R1（コンデンサの隙間と同じ）、長さLのコンデンサ誘電率ε1の誘電体をx(x<L)だけ入れ、電圧Vをコンデンサにかけた所、誘電体はコンデンサの中に入っていくそうです。ただ、その仕組みがよくわかりません。なぜでしょうか、教えてください。よろしくお願いします。 誘電体の形における誘電率の変化 ２種類の誘電体の界面に分極電荷を考えるとき、２つの誘電体の誘電率がε1、ε2のままであるかどうか教えてください。つまり、ε2の形を変えて挿入した際、誘電率に変化は生じるかどうかってことです。 誘電体と絶縁体の違いって？ コンデンサ（高周波）を勉強するのに誘電体について調べていたら「誘電体（セラミックなど）は直流に対し絶縁体のようにふるまい・・・」ということが書いてます。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%AA%98%E9%9B%BB%E4%BD%93 質問 誘電体っていったいどんな働きがあるんですか？絶縁体とどう違うんでしょう？ 文系の私にわかるように教えていただけるとありがたいです。 コンデンサーに誘電体挿入時の比誘電率について 某大学の過去問で質問です。模範解答は納得できるのですが、自分のやり方も同じ答えになりそうだけどならないので教えていただければと思います。 図のようにコンデンサーの中に誘電体が挿入されています。コンデンサーの極板ＡにＱの電荷、極板ＢにーＱの電荷がたまっています。誘電分極によって誘電体の極板Ａ側にＱ’、極板Ｂ側に－Ｑ’の電荷がたまるとして、誘電体の比誘電率εrをＱとＱ’を用いてあらわす問題です。（ただしコンデンサーは一辺がaの正方形の形をしている） 模範解答では、まず、誘電体の電場を求めると、電荷Ｑの作る電場と電荷Ｑ’の作る電場の重ね合わせより E'=(Ｑ+Q')／(ε0a^2)・・・（※） となり、比誘電率の定義から εr＝E／E'=Q／（Q+Q'） となり、納得はできます。 ここで私は一つずつ段階をおって計算してみました。 ※式の電場を出した後、誘電体の電位差Ｖ’をだし V'=d'E'=（d/3）(Ｑ+Q')／(ε0a^2) とし、 C'=Q'/V'=Q'(ε0a^2)/{（d/3）(Q+Q')} C=ε0a^2/(d/3) よって εr = C'/C=Q'/(Q+Q') となり、模範解答と異なってしまいます。この考えでどこが間違っているのかご教授いただければと思います。よろしくお願いいたします。 誘電体の実験式 大学で誘電体の周波数特性を調べているのですが, 本日LCRをもちいてある誘電体のインピーダンスを測定したところコンデンサーの描く周波数が高くなるとインピーダンスが低下する結果が得られました. すると, 教授からはやくこの結果の実験式を求めてくれといわれました. この場合何を求めることが実験式を求めることなのでしょうか, インピーダンスと周波数の関係を求めるということなのでしょうか？それとも, LCRに表示されていた電圧やら直流抵抗を使って何か変数を求めることなのでしょうか？さっぱりわかりません. だれか, ヒントだけでも教えて下さい(>_<) 電荷を与えられた誘電体球について 電荷を与えられた誘電体球について こんにちは、 手元にある書物「電磁気学演習」 http://www.kyoritsu-pub.co.jp/sankosyo/contents/03022-2.html）のp.77を見ますと 11.1 全電荷Qで一様に帯電された半径a、誘電率εの誘電体球の内、外の電位を求めよ。 とあります。下記の基本的なことを教えてください。 （１） 誘電体球には、プラスかマイナスのどちらかの電荷しか、溜まっていないのでしょうね？それとも、誘電体球は、全体で見れば、中性なのでしょか？ http://www.moge.org/okabe/temp/elemag/node30.html （２） 誘電体球に電荷を蓄積させる方法は、例えば下記HPの方法でしょうか？ （３） 下記のようなバンデグラフの頭は誘電体球とは呼ばないのでしょうか？ http://www.geocities.jp/jun930/ele/vandegraaf.html （４） 誘電体球に電荷が溜まっている状態は、スポンジ（誘電体球）が水（電荷）を含んだ状態と似たようなものと考えて良いのでしょうか？ （５） 誘電体球と導体球の違いは何でしょうか？ 誘電体を挿入したコンデンサの導体板間の電位 以下の問題について教えてください。 コンデンサの導体板の面積がS, 距離がdとします。 このコンデンサに誘電率εの誘電体が挿入され、空間電荷が体積電荷密度ρで均一に分布しているとする。 コンデンサの片側を接地し、V0の電圧をかける。 このとき導体板間の設置された側から距離x(0≦x≦d)の点での電位はどうなるか. 真空中であれば、電界は E=V0/d で一様であり, V(x)= V0x/d となるとおもいますが、導体の場合は内部の電界は一様ではないのですか？ 注目のQ&A 「You」や「I」が入った曲といえば？ Part2 結婚について考えていない大学生の彼氏について 関東の方に聞きたいです 大阪万博について 駅の清涼飲料水自販機 不倫の慰謝料の請求について 新型コロナウイルスがもたらした功績について教えて 旧姓を使う理由。 回復メディアの保存方法 好きな人を諦める方法 小諸市（長野県）在住でスキーやスノボをする方の用具 カテゴリ 学問・教育 自然科学 理科（小学校・中学校）化学物理学科学生物学地学天文学・宇宙科学環境学・生態学その他（自然科学） カテゴリ一覧を見る OKWAVE コラム 突然のトラブル？プリンター・メール・LINE編 携帯料金を賢く見直す！格安SIMと端末選びのポイントは？ 友達って必要？友情って何だろう 大震災時の現実とは？私たちができる備え 「結婚相談所は恥ずかしい」は時代遅れ！負け組の誤解と出会いの掴み方 あなたにピッタリな商品が見つかる！ OKWAVE セレクト コスメ化粧品 化粧水・クレンジングなど 健康食品・サプリ コンブチャなど バス用品 入浴剤・アミノ酸シャンプーなど スマホアプリ マッチングアプリなど ヘアケア 白髪染めヘアカラーなど インターネット回線 プロバイダ、光回線など
