コンデンサ

【コンデンサ】片側だけに電圧を印可し続けた場合

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①初期状態

コンデンサの状態を模擬するために、まず、2つの導体(金属板)に誘電体(絶縁体)を挟みます。この状態では、2つの導体の電位はゼロなので、電位差もゼロの状態です。

①導体Aに電圧を印可したとき
導体Aに電圧印可(片側だけに電圧を印可し続けた場合)
導体Bを接地せずに浮いた状態にして、導体Aに電圧を印可します(例:電圧源の電圧値1000V)。この場合、導体Aの電位は電圧源と同じになります。一方、導体Bに誘起する電位は導体Aと同じ電位ではなく、誘電分極によって生じた電場によって減少します(V=Edの誘電分極による電位の減少)。その結果、導体Aが1000Vとなり、導体Bが800Vとなる(一例です)。

②電圧を印可し続けていると・・・
放置01(片側だけに電圧を印可し続けた場合)
導体Aに電圧を印可している状態を維持してみます。すると、導体Aに存在しているプラス電荷によって、導体Bに存在するプラス電荷がなくなります。また、導体Bにマイナス電荷が入ってきます。これは導体Aと導体Bの電位差が1000Vになるまで電荷の移動があります(空気の絶縁抵抗で閉回路が生じているような感じ)。
イメージは最初、導体Bのプラスの電荷がなくなり、マイナスの電荷が入ってくる。すると導体Bの電位が800Vから700Vに低下する。導体Aは電圧を印可し続けられているので常に1000Vとなるように維持する。その結果、導体Aが1000Vとなり、導体Bが700Vとなる感じです。

③さらに電圧を印可し続けていると・・・
放置02(片側だけに電圧を印可し続けた場合)
導体Aと導体Bの電位差が1000Vになるまで電荷の移動があるため、導体Bのプラスの電荷がなくなり、マイナスの電荷が入ってきます。その結果、導体Aが1000Vとなり、導体Bが600Vとなります。これがずっと続き、最終的に導体Aが1000V、導体Bが0Vとなります。

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