- ベストアンサー
誘電体とコンデンサー
片側の電極を＋100V、もう片側を0V(アースした)した場合誘電体は分極するそうなのです。＋100Vの電極に接している面は分極して－数ボルトを表面には示していると思うのですが、反対の０Vの電極に接している誘電体表面は分極はしてるのなら＋数ボルトを表しているのでしょうか？分極しているとはいえ０Vを示しているのでしょうか？
- shinsuke1979
- お礼率100% (7/7)
- 物理学
- 回答数2
- ありがとう数2
- みんなの回答 （2）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
おそらく質問された方の意図は ───────────── ↑ 誘電体 100Ｖ ↓ ───────────── とした時に、分極がおこって １００Ｖに＋の分を足す？ ───────────── ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 誘電体 － － － － － － － ───────────── ＯＶから－の分を引く？ となるというイメージではないでしょうか？ しかし、実際には"電圧"と"電荷"というのは違うものです。この考え方ではなく、誘電体は電圧をかかりにくくする。ということイメージが誤解を解いてくれると思います。 － － － － － － －←電圧のもとになる電荷 ───────────── ↑ 真空（誘電率が低い物質） 100Ｖ ↓ ───────────── ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋←電圧のもとになる電荷 というモデルと、 －－－－－－－－－－－－－←電圧のもとになる電荷 ───────────── ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ↑ 誘電体 100Ｖ － － － － － － － ↓ ───────────── ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋←電圧のもとになる電荷 という違い。誘電体では同じ電圧をかけるのにたくさんの電荷が必要になる。というイメージが分かりやすいと思います。
その他の回答 (1)
- nta
- ベストアンサー率78% (1525/1942)
一様な誘電体は電極の表面だけでなく、内部全体にわたって一様に分極を起こします。したがって、表面が逆電位になることはありません。表面だけが分極する物体があったとすればその内部は誘電体ではなく導体か空洞でしょう。
お礼
ありがとうございます。とても参考になりました。
関連するQ&A
- コンデンサーについて
コンデンサーの片側をアースするとどうなるのでしょうか？ 片方はアースされているので帯電はしないということになるのでしょうか？ また、間に誘電体を挟むとそれは分極するのでしょうか・・教えてください・・_(._.)_
- ベストアンサー
- 物理学
- 強誘電体（セラミックコンデンサ、強誘電体メモリ）…
強誘電体（セラミックコンデンサ、強誘電体メモリ）の自発分極について 強誘電体の自発分極について教えて下さい。（好奇心からの質問です） 強誘電体メモリでは自発分極によって情報を記憶されますが、同じくセラミックコンデンサに使用されるチタン酸バリウムも自発分極があると思います。セラミックコンデンサを高いインピーダンスの回路で使う場合、自発分極により電圧が生じて誤動作してしまうようなことはないのでしょうか。 サンプルホールド回路では、誘電体吸収による再起電圧が問題になるとおもうのですが、同じく自発分極も有害な方にはたらきそうで、気になっています。 メーカーさんのアプリケーションノートをみていると、コンデンサ内部で小さく分割された領域で自発分極が互いに打ち消すようになると書いてあったのですが、強誘電体メモリと同じ状態になるのかが疑問です。文献を調べていると高温で電圧を印加しつづけると分極がそろうとあり、高温にすることはないのでそういった状況にはならないとは推測しています。 ご教授頂ける方、議論いただける方よろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 電子部品・基板部品
- コンデンサーに誘電体を挿入するときの引力
直流電源に繋がれたコンデンサーの間に、 底面積がコンデンサーの金属板より小さく、高さがコンデンサーの間隔と等しい直方体形の誘電体を横から入れていく時、 (1)誘電体がコンデンサーからはみ出ている時は、 コンデンサーの中に引き入れられる向きに引力を受けますが、 (2)誘電体が完全にコンデンサーの中に入っている時は、 その位置が右に偏っていようが左に偏っていようが、（合力としては）引力も斥力も生じないそうです。 少し難しめの物理の問題集（大学受験用）にそう書かれていました。 問題としては、この現象を数学的に解析させるもので、 それを見ればこの現象が起こるのはわからないでもないのですが、 これをコンデンサーの金属板と誘電体の表面の電荷から考えると、どうも納得できません。 (1) □□□□□□□□□□□□□ ←コンデンサー □＋□＋□＋□＋□＋□＋□ ■－■－■■■ ■■■■■■■ ←誘電体 ■■■■■■■ ■＋■＋■■■ □－□－□－□－□－□－□ □□□□□□□□□□□□□ この図のような（誘電体がコンデンサーからはみ出ている）時、 コンデンサーの左側の表面電荷と、誘電体の誘電分極による表面電荷が引力を及ぼしあうから、 誘電体はコンデンサーの中心向きに引力を受けるというのはわかります。 しかし、 (2) □□□□□□□□□□□□□ □＋□＋□＋□＋□＋□＋□ ■－■－■－■ ■■■■■■■ ■■■■■■■ ■＋■＋■＋■ □－□－□－□－□－□－□ □□□□□□□□□□□□□ この図のような時、 誘電体から見て左側より右側の方がコンデンサーの表面電荷が多く存在するから、 誘電体は右側に引き寄せられる気がします。 この考え方はどこが間違っているのでしょうか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 水溶液と誘電分極について
電極間に誘電体を挟んだ場合の分極の様子は理解できるのですが、電極を誘電体で薄く密に覆って、その上に水溶液をのせた場合の分極の様子がどうも想像できません。 どなたか説明していただければ幸いです。どうぞ宜しくお願い致します。
- 締切済み
- 物理学
- 誘電体の中に誘電体がある場合について
比誘電率ε_2の大きな誘電体の中に比誘電率ε_1の誘電体の球(半径R)が埋め込まれていて，全体に対して外から+x方向を向いた一様な電場E_0がかかっている．このときの誘電体球の内部の電場を求めよう． 2種類の誘電体の内部での電荷密度はゼロなので，各誘電体の内部での電位(r)はラプラス方程式△V(r)=0の解である．境界面に分極電荷が現れるが，分極電荷の作る電場は遠方ではゼロになる．そこで，前節の例を参考にすると，電位はV(r)=-(E_0)rcosθ+acosθ/r^2 (r＞R) a:定数 , V(r)=-E_1rcosθ (r＜R)という形をしていることがわかる．(ここでは電位がこのようになるとしておいてください，この式が成立するというのはわかります) cosθ/r^2という形の項は球の中心で無限大になるので，誘電体球の内部の解には含まれていない．したがって，誘電体球の内部の電場E_1は外部からかけた電場E_0に平行で一様であることがわかる． まず一つ目の質問なのですが，なぜここでE_1とE_0が平行で一様であるということがわかるのでしょうか？ 式が成立するのはわかりますが，なぜこの事実が言えるのかということがわかりません． また本の続きですが，2種類の誘電体の境界面(r=R)に分極電荷が存在するので，境界面で電場は不連続であるが，電位は連続なのでa=(E_0-E_1)R^3という関係が得られる． 2種類の誘電体の境界面で電束密度の外向きの法線方向成分D_n=(ε_r)(ε_0)E_n=-(ε_r)(ε_0)∂V/∂r・・・(1)は連続なので(ε_1)E_1=ε_2(3E_0-2E_1)・・・(2)という式が導かれる． E=-gradVというのはわかるのですが，なぜE_n=-∂V/∂rというようにr方向のみに依存しているということがわかるのですか？ この場合，電場はθ方向などにも依存するのでは・・・． また，(1)が成り立つと認めた場合に(2)をどのようにして導いたのかがよくわかりません． 分かる方がいらっしゃいましたら教えていただけると本当に助かります． よろしくお願いいたします．
- ベストアンサー
- 物理学
- 誘電体を挿入したコンデンサーの問題
極板間の電位差をV0、極板面積をSとします。 極板の間には誘電体1・2が挿入されていて、それぞれ誘電率ε1・ε2、厚みd1・d2、面積Sです。誘電体1と2の境界には、面密度σの真電荷が与えられています。 まず、誘電体1・2中の電場の大きさをそれぞれE1・E2とすると、境界では電荷密度が等しいので、σ=ε1E1=ε2E2となりますよね？ 次に、電極に蓄えられる電荷を求めたいのですが、問題によるとガウスの“定理”を用いて解くと書いてあります。 この解法がよくわからないので、教えてください。 よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- コンデンサーに誘電体を入れた場合
平行平板コンデンサーに誘電体を満たした場合の容量は分かるのですが、それでは平行平板コンデンサー内に一様に厚さ方向の何分の一かだけを誘電体にした場合（例えば平行平板の片側に誘電体を塗るとか）の容量はどうなるのでしょうか？その際蓄えられる静電エネルギーは？なるべく詳しく教えて頂きたいです。
- 締切済み
- 物理学
- 誘電体表面の電位差について
図が張り付けられなかったので、以下のURLをご覧ください。 http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail.php?qid=1358677713 図のように、X, Yという２種類の誘電体が電極間に置かれ、 １０００V（固定）の電圧がかけられているとき、a - b間の電位差 （誘電体Yの表面にかかる電位差）はどのような式で表されるのでしょう。 また、電極 - aおよびb - 電極間（誘電体Xの表面にかかる電位差） はどうでしょうか。 なお、誘電体Xの誘電率はε(x)、厚さ（１枚の厚さ）はd(x)、 誘電体Yの誘電率はε(y), 厚さはd(y)とします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 誘電体中の導体、分極電荷などについて。
【導体が誘電率εの誘電体に囲まれているとき、真電荷の面密度ρとすると、 １：導体表面の前方の電場 ２：分極電荷の面密度 はいくらか】 という問題があるのですが、真電荷というのは、導体の表面にある電荷のことですよね。その電荷に引き寄せられてマイナスの電荷が全体として導体の方を向いている、そのマイナス分を分極電荷という、と思います。（そういう理解です。） 質問なのですが、この「２」の出し方が分かりません。「１」は導体表面に微小面積dsをとって、電荷ρdsが作る電場…という具合に解いていくと思うのですが、「２」の方はよく分かりせん。解答を見ると、分極による表面密度をpとすると EdS = 1/ε0(ρdS+pdS) と式を立てているのですが…。なぜ「１」で求めたEをそのまま使っているのか分かりません。このEは表面の電荷だけが作ったEだから、分極電荷を式に入れたら、また違うのでは…？という曖昧な感じです。 導体の表面の電荷と分極電荷と電場の関係がよく分かりません。 よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
くわしい説明ありがとうございます。よくわかりました。