質問: 高校物理 コンデンサーについてです。 全体が正に帯電しているコンデンサーを電池と繋ぐと、回路が接地さ 高校物理 コンデンサーについてです。 全体が正に帯電しているコンデンサーを電池と繋ぐと、回路が接地されていないと仮定すれば写真のようになると思うのですが合っていますか? 電荷保存よりこのようになると思うのですが、コンデンサーの外側に電荷があるので気持ち悪さが拭えません...
回答: no.3です。「補足」に書かれたことについて。 >昨日から同じところに引っかかっているのですが、電池に繋ぐとコンデンサーの外側の電荷は0になり、元いた電荷はどこに移動したのかがわかりません。 >両端の極板の内側に移動したのでしょうか? 昨日の回答にも書きましたが、電池は「電圧源」として「電圧」を供給するもので、それに従って電荷が自由に動きます。 図をよく見てもらえばわかりますが、下記のようなことです。自分でもイメージを働かせて考えてみてください。 ・真ん中の図の「青」の極板には、右面・左面に符号が逆で同じ量の電荷が帯電するだけで、合計は「ゼロ」です。どこからも電荷の供給はないし、出て行くものもないからです。 ・右の図の、左の緑の極板の内側(右面)には「+q1 - q/2」の電荷が帯電しますが、q1 は電池の電圧v とコンデンサーの静電容量c から決まり q1 = c × v です。q は最初に挿入した金属板の電荷であり、「+q1 - q/2」が「正」なのか「負」なのかはそれらの条件で決まります。この電荷自体が、「正」なら電池から供給されるし、「負」なら電池に戻されることになります。「電荷」とは、その実体は導体の中の「自由電子」ですから、電圧に従ってどちらにも動きます。 >両端の極板の内側に移動したのでしょうか? に対しては、最終的な電荷のバランスで「不足」になったものは「電池から供給される」、あるいは「余剰」になったものは「電池の中に吸収される」というのが一番わかりやすいかな。「電池」が最終的な電荷のバランスをとる役目をしているので。 ・右の図では、電池の左側(正極)から、コンデンサーの左側電極の内側まで、電位は等しいので(負極を基準にすれば +v)、その間に電荷が留まる(たまる)ことはない。電池の右側(負極)から、コンデンサーの右側電極の内側までも同じ。 電荷が存在するのは、コンデンサー電極の内側と、間に挿入した金属板だけ。帯電する場所とそこにたまる電荷の量は、「合計値」と「バランス」からきちんと一意に決まります。 (注)図では、簡単のため間に挿入した金属板を中心に、左右が「対称」になるものとしています。偏っている場合には、その静電容量の偏りに従った電荷の分布になります。