電気について。

質問

今、物理(1)Ｂの“電流と電子”の範囲を勉強しています。そこでいまいちわからないことがあるので教えてください。

コンデンサーの接続において、並列の時は極板間の電圧が等しく、直列の時は蓄えられる電気量が等しいと言えるが、それはコンデンサーが充電されていない空の状態の時だけ使える、と習いました。が、合成容量を求める式はコンデンサーの充電有無にかかわらず使えるんですか？
また、スイッチを切り替えた後（片方のコンデンサーは充電されている状態）の問題で並列接続のコンデンサーの電圧は等しいとか使っちゃってるんですけど…。空じゃないのに何で使えるのか！？

電気量＝電気容量×電圧　（Ｑ＝ＣＶ）
この式なんですけど、ＡとＢという２つのコンデンサーが接続されていてＡのコンデンサーの電荷を調べろっていう時…電気容量はＡＢの合成容量を使うんですか？それともＡだけの電気容量を使うんですか？

質問の内容がなんだかめちゃくちゃでごめんなさい。

回答No.1

Auravictrix · ベストアンサー

並列接続時に極板間の電圧が等しいのは成立します。直列接続の時は接続時を基準にした電荷量の増減が等しいので、初期状態で空という特別なときのみ蓄積されている電荷量が等しくなります。
静電容量は蓄積された電荷に対する電圧の上昇度合いを示すものなので充電の有無にはよりません。微小電荷を充電したときに電圧がどうなるかを計算して確認してください。（この確認をするかしないかが大きな差になります）
並列接続したコンデンサの電圧は平衡状態で等しくなります。これは初期状態によりません。電荷は電圧の高いほうから低いほうに流れて、差がなくなるまで流れつづけます。
後半の問題は全体にどれだけ電荷が蓄積されていて、そのうちAとBにそれぞれいくら蓄積されているか考えればわかる筈です。

回答No.2

nubou

並列接続の場合はそれぞれに同じ電圧が別々にかかっているとみなすことができるので最終結果は最初にどの程度の電荷が蓄えられていたかどうかにかかわらず同じになります
この場合それぞれ独立に「Ｑちゃんは渋い」を使うことはできます

Ｑａ＝Ｃａ・Ｖ
Ｑｂ＝Ｃｂ・Ｖ

電気量＝電気容量×電圧　（Ｑ＝ＣＶ）
この式なんですけど、ＡとＢという２つのコンデンサーが接続されていてＡのコンデンサーの電荷を調べろっていう時…電気容量はＡＢの合成容量を使うんですか？それともＡだけの電気容量を使うんですか？:

コンデンサａ：
容量＝Ｃａ
最初の電荷＝Ｑａ０
接続後の電荷＝Ｑａ

コンデンサｂ：
容量＝Ｃｂ
最初の電荷＝Ｑｂ０
接続後の電荷＝Ｑｂ

とすると

Ｖ＝Ｑａ／Ｃａ＋Ｑｂ／Ｃｂ（２つのコンデンサ間電圧を加えたものが印加電圧）
Ｑａ－Ｑｂ＝Ｑａ０－Ｑｂ０（コンデンサ間の和電荷は逃げることはできない）

が成立する
Ｑａ＝？とＱｂ＝？を補足に