5分でわかる!コンデンサーの充電
![高校物理](http://assets.try-it.jp/assets/modules/utilities/subject_symbol_border_k0_science_physics-fe90ac1eb3284cd1d1eedd3d53648aa4b76034181b4fdc6fba1e42a666fae593.png)
- ポイント
- ポイント
- 練習
![](http://assets.try-it.jp/assets/modules/components/movie_size-f89110ba4a351d85c483bb12f73c7cf89e2ba13a9174f58b4a38599d28678843.png)
この動画の要点まとめ
ポイント
向かい合う2枚の極板
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
コンデンサーは一体どのようにして電荷を充電するのでしょうか? コンデンサーは、例えば次の図のような装置になります。
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
面積S[m2]の2枚の金属板が向かい合っています。コンデンサーにおけるこの2枚の金属板を 極板 と呼びます。極板間の距離はd[m]とします。最初、2枚の金属の持つ電気量は0[C]で、まだ電荷が蓄えられていません。
電池をつなぐと電荷が蓄えられる
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
最初0[C]の状態のコンデンサーに、図のように電池をつないで電荷を蓄えてみましょう。
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
電池をつなぐと、プラスの電荷が下の極板から上の極板に運ばれる、という作業が繰り返されます。すると、上の極板はプラスに帯電し、下の極板はマイナスに帯電しますね。
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
上の極板に電気量+Q[C]が蓄えられたとき、下の極板の電気量-Q[C]となります。これが、まさに コンデンサーの充電 です。
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
コンデンサーに蓄えられた電気量を問われたら、1つの極板に注目して、その極板の電気量を答えましょう。今回の例では、コンデンサーに蓄えられた電気量は+Q[C]です。上と下で極板の値が異なるからといって、和を考えてはいけません。あくまでも、コンデンサーに蓄えられる電気量とは、1つの極板の電気量のことです。
コンデンサーに電荷が蓄えられる→電位差Vが発生
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
次に、充電されたコンデンサーの極板間における 電場 と 電位差 について考えてみましょう。先ほどの例で、2枚の極板は上が+Q[C]、下が-Q[C]なので、 極板間には下向きの電場E[V/m]が発生 しますね。
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
電場が下向きにはたらくとき、電位差も発生します。 電場は電位が減少する方向にはたらく ので、 上の極板が高電位、下の極板が低電位 と言うことが分かります。したがって、下の極板を基準0[V]とし、上の極板は+V[V]としましょう。
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
つまり、コンデンサーに電気が蓄えられると、電位差V[V]が生まれるということです。
コンデンサー間の距離dと電場E,電位差Vの関係
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
極板間の距離がd[m]のコンデンサーに、電気量+Q[C]が蓄えられたとします。このとき、極板間に生じる電場の大きさE[V/m]と電位差V[V]の関係式について考えてみましょう。
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
極板間に生じる下向きの電場E[V/m]は 一様 です。一様な電場では、(静電気力E)×(距離d)で求められる 仕事 と、 位置エネルギーの差 である 電位差V[V] が等しくなる関係から、
E×d=V
つまり、
E=V/d [V/m]
と表すことができますね。
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
コンデンサーの電場Eは極板間の距離dに反比例 するということを覚えておいてください。
![](http://assets.try-it.jp/assets/modules/utilities/logo_black-a711ae7f4c2af1410b916e7066a5e8950d6f2f3a2150e093b6dc878ad8f31d3f.png)
2枚の金属板を向かい合わせにして、 電気を蓄えたり、放出したりする装置 を コンデンサー と言います。