高校発展Chapter 17約10分
電場・電位とコンデンサー
電場は「+電荷がどこに向かって動くか」の地図。コンデンサーは電荷を蓄えるバケツ。
#電場#電位#コンデンサー#静電容量#クーロン
つまり「電場は地図、電位は高さ」
電場 = +電荷が受ける力の向き
電位 = +電荷のもつ電気的な位置エネルギー(高いところから低いところへ電流が流れる)
電位が高い方から低い方へ電場が向く。
コンデンサーとは
2枚の金属板に挟まれた絶縁体。電荷を蓄えられる。
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| Q | 電荷量 | C(クーロン) |
| C | 電気容量 | F(ファラッド) |
| V | 電圧 | V(ボルト) |
コンデンサーのエネルギー
バッテリーと違って急速に放出できる → カメラのフラッシュ・AED
接続の方法
並列接続:電圧同じ、容量が合計される
直列接続:電荷同じ、電圧が分かれる
コンデンサーの直列・並列はちょうど抵抗の逆。
💡豆知識
コンデンサーはカメラのフラッシュやAED(自動体外式除細動器)に使われている。通常の電池は急速に大電流を出すのが苦手だが、コンデンサーはゆっくり充電して一瞬で放電できる。AEDは数秒間でコンデンサーを充電し、心臓に向けて一瞬(数ミリ秒)で大電流を流す。
⚠よく間違えるところ
コンデンサーの直列・並列は抵抗と「逆」になるので注意。抵抗の直列 = 足し算、並列 = 逆数の和。コンデンサーの直列 = 逆数の和、並列 = 足し算。これを逆にすると全問間違える。覚え方:「コンデンサーは抵抗の反対」。
✓重要ポイント
まとめ
- Q = CV(電荷量・容量・電圧の関係)
- U = ½CV²(蓄積エネルギー)
- 並列:C合 = C₁+C₂
- 直列:1/C合 = 1/C₁+1/C₂
- コンデンサーの接続は抵抗と逆
まとめ
- Q = CV(電荷量・容量・電圧の関係)
- U = ½CV²(蓄積エネルギー)
- 並列:C合 = C₁ + C₂
- 直列:1/C合 = 1/C₁ + 1/C₂
- コンデンサーの接続は抵抗と逆
// quiz
確認問題
Q1.電気容量 C[F]・電圧 V[V]のコンデンサーに蓄えられる電荷量は?
Q2.コンデンサーに蓄えられるエネルギーUはどれか?
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