質問: プラスチックやガラスの絶縁体に、ある程度の電圧を印加しても電流は流れませんが、この場合(電圧を印加しているとき)、絶縁体の中では、何らかのエネルギーが増えているのでしょうか?増える場合、どのようなエネルギーが増えるのでしょうか? それとも、電圧を上げて、電流が流れて初めて絶縁体の中でエネルギーが増えるのでしょうか? 同じような話なのですが、全抵抗10Ωの銅線の回路に、電圧100Vの電池2個を同じ方向(直列)に繋げば、20Aの電流が流れますが、この際電圧100Vの電池2個の向きを、反対になるように、2個繋げば電流は流れません。この場合(電流が流れていない場合)、回路の中では何らかのエネルギーが増えているのでしょうか?
回答: >抵抗の両端に2個の直流電源を接続して閉じた回路を作り、1個1000万ボルトの電圧を抵抗の両端から、抵抗がサンドイッチになるように反対向きに印加した場合・・・・ ●2個の電源の向きが逆方向でしょうか?それだと絶縁体の両端にかかる電圧は0Vなので電流は流れません。 静電容量(C)は電圧の大きさに関係なく、電極の距離、面積、絶縁体の誘電率によって決まるものです。 それよりも100万ボルトという超高圧ですと、1m程度の銅線なら空気絶縁が破壊されてしまいます(空中放電)。 また、絶縁体と抵抗とは違います。絶縁体は理想的には抵抗値が無限大のものを想定しますが、抵抗は電流を流すことを前提としています。 >絶縁体(静電容量をゼロとしないとする)に両端からどんどん電圧を印加した場合、電流が流れるまでは、エネルギーが蓄積されていきますが、絶縁破壊した場合、両端から反対向きの電流が流れ出しますが、最終的には、銅線の場合のように釣り合ってエネルギーの蓄積はゼロになるのでしょうか? ●まあ、そういうことです。等価的にはコンデンサーに電圧を印加して、絶縁破壊の場合はそれが抵抗に変わるか、もしくは抵抗を並列に挿入するのと同じです。 向かい合った電極の全面で絶縁破壊があるのなら前者、一部分で絶縁破壊があるのなら後者と言うことになりますが、電極は一点でしょうから後者のケースはないでしょう。 なお、詳しくは存じませんが、バンド理論は絶縁体や導体の性質を説明できるものであって、ここではそれはさておき、絶縁体や導体の性質を踏まえて電磁気学や電気理論で考えるものと思います。 たとえば材料力学を考える場合に、量子力学の立場まで踏み込んで考えないのと同じことだと思います。