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コンデンサーについて質問です。 コンデンサーの電気容量が 極板間の距離に反比例...

pun********さん

2012/10/322:18:17

コンデンサーについて質問です。

コンデンサーの電気容量が
極板間の距離に反比例するのに対して
電位は距離に比例しますよね。
電気容量と電位にはどのような関係があるのでしょうか。
公式から考えれば分か

りますが
物理的にはどういうことでしょうか。
説明お願いします。

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tri********さん

2012/10/323:33:38

コンデンサの極板間電位差が距離に比例するのは、電極が独立していて極板に電荷が閉じ込められている場合です。
その時極板間を広げると広げた距離に比例して電極間電位差は大きくなります。静電容量は蓄えられている電荷と電極間電位差との比例係数ですから、蓄えられている電荷が変わらずに電極間電位差が大きくなれば静電容量は反比例して小さくなります。
コンデンサに蓄えられるエネルギーはQV/2です。距離を広げた時、蓄えられている電荷が変わらず電極間電位差が大きくなるなら、同様に距離に比例してコンデンサに蓄えられているエネルギーは増大します。この時与えたエネルギーはコンデンサの電極を広げる為に引っ張って与えた力学的エネルギーです。電極間距離と比べて十分大きな面積の平行平板コンデンサの各電極に電荷が閉じ込められているとき、電荷が発生する全ての電束は極板間に一様にありますから、電極同士が引き合う力は一定で、即ち引っ張る力は一定です。だからコンデンサに蓄えられるエネルギーは電極間距離に比例します。

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mal********さん

2012/10/600:23:30

回路をジェットコースターと考えてみてください。

流れている電気が車です。



コンデンサーは言わば駐車場です。電気容量とは駐車場の質の事です。

電気容量Cが大きくなると有名なQ=CVの関係よりもわかるように蓄えられるQの値が増えます。


まるで駐車場の質が二階建て駐車場にレベルアップして蓄えられる車が増えましたよ~みたいな感じです

ここで1つ質問者様の勘違いが1つ見受けられます。


Q=CVのVは電位ではなく

極板間の『電位差』です。





まず電位とは…簡単に言えば静電気力による位置エネルギーです

高電位とは位置エネルギーが大きい。

低電位とは位置エネルギーが小さい。


つまり電位を考えるとは基準点に比べどれほど位置エネルギーを持ってるのか
ということを意味します。


力学では位置エネルギーは重力による位置エネルギーと解釈しましたが

電磁気学では静電気力による位置エネルギーと解釈します




対して

電位差とは極板間の位置エネルギーの差です。


極板間はどれだけ位置エネルギーの差があるの?を考えることが電位差を求めることです。





電位≠電位差=電圧


これを勘違いしていると
電磁気は死亡します。





厳密には電位や電位差は+1Cあたりの位置エネルギーを意味するのですがそれはまた慣れてからでもいいんではないでしょうか…

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