コンデンサーと電池の関係について教えてください

このQ&Aのポイント
  • コンデンサーは電池のした仕事を受け取り、静電エネルギーとして蓄えます。
  • コンデンサーが1つの場合、静電エネルギーはQV/2であり、電池のした仕事はQVです。
  • 内部抵抗によって、電池のした仕事は絶対的な値が決まり、コンデンサーの静電エネルギーはQV/2と決められるわけではありません。
回答を見る
  • ベストアンサー

高校物理コンデンサー

電池のした仕事の正体を教えてください コンデンサーが一個のとき コンデンサーにたまる静電エネルギーはQV/2で、電池のした仕事はQVとあるんです。 これは電池が電荷を運ぶのに使うエネルギーってことですか? あと一つのコンデンサーに対してQVの仕事するんですか?つまりコンデンサーが三つだったら3QVになるってことですか? それと電池とコンデンサー一つだけの回路のとき 電池の仕事=内部抵抗+コンデンサーの静電エネルギー ってなりますよね? 内部抵抗って素材とかによって値が変化しませんか? そしたら電池のした仕事は絶対QV コンデンサーの静電エネルギーは絶対QV/2 と決められないんじゃないかと思いました。 混乱してます どなたか教えてください

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • foobar
  • ベストアンサー率44% (1423/3185)
回答No.1

電池がした仕事がQVという時には、電池は内部抵抗のない理想的な電圧源(電圧Vが一定)として扱っています。抵抗は電池とコンデンサの間に入っているとして扱っています。 同じ大きさのコンデンサを3個継ぎ、供給する電荷が3Qになれば3QVのエネルギを電池が供給することになります。 コンデンサと電池の間の抵抗が、どう変わっても、電池が一定の電圧を維持し、コンデンサの静電容量が一定で変化しない条件下で、十分(理想的には∞)な時間が経過すれば、電池の供給したエネルギーはQV,コンデンサの静電エネルギーはQV/2(ただし、Q=CV)になります。

pikushikyo
質問者

お礼

回答ありがとうございます 大変助かりました。ありがとうございました。

関連するQ&A

  • コンデンサー

    起電力vの電池、電気容量c、抵抗力Rの抵抗を直列に繋ぐ時、電池がした仕事は、QVで、cv^2コンデンサーにたまった静電エネルギーは1/2cv^2より、抵抗の熱による仕事は、1/2cv^2となるのは理解できるのですが、コンデンサー電池をそのまま繋いだ時、電池のした仕事は、コンデンサーにQたまるので、静電エネルギーは1/2cv^2とQをVあげたので、cv^2で矛盾すると思うのですが、どうなっているのでしょうか。分かりません。教えて下さい。

  • コンデンサーの数を増やすと・・・?

    容量Cのコンデンサーに電荷Qが蓄えられている時の静電エネルギーは E=1/2・CV^2=1/2・Q^2/C は公式からもすぐにわかります。 この回路に同じ容量の電荷のたまっていないコンデンサーを並列につないでいくと、電荷は保存されるからそれぞれのコンデンサーに1/2Qずつ分配されるので全静電エネルギーは E=(1/2)C(Q/2C)^2=1/4・Q^2/C となり先の分の半分になってしまうことがわかる。 すると、このエネルギー減少分はどこにいってしまったのでしょうか?回路の抵抗はこの場合、無視しているので抵抗とは考えられないので、わからないです。

  • コンデンサーと静電エネルギーについて

    物理IIを学習している高校生です。 授業でコンデンサーに充電するときのエネルギーの関係について学びました。 電気容量C(F)のコンデンサーを電位差V(V)の電池につないでQ(C)の電気量をコンデンサーに蓄えたとき、電池がする仕事はW=QV、コンデンサーに蓄えられた静電エネルギーはその半分の(1/2)QVになる。残りの半分は導線の抵抗によるジュール熱の発生に使われている。 と習いました。しかし、なぜほとんど抵抗がないように作られているはずの導線を通しているのに半分もエネルギーが失われてしまうのか直感的に理解できません。もし、抵抗が全くない導線(超伝導など?)を使ったらどうなるのでしょうか? また似たようなことなのですが、充電し終わったコンデンサーを別の充電されていないコンデンサーに接続すると、必ず静電エネルギーが失われますよね?これもどこでエネルギーが失われているのかわかりません・・・。上と同じように抵抗0の導線を使えばエネルギーの損失をなくすことができるのでしょうか? このあたりは複雑なので水流モデルで理解したいと考えているのですが、どうにもうまくいきません。コンデンサーを並列につないだときの静電エネルギーの減少はどうしたら水流モデルで考えることができるでしょうか。 一部でもいいので答えていただけると幸いです。

  • 高校物理、コンデンサー回路とジュール熱について

    物理の問題でどうしても分からないのでどうか教えてください コンデンサー1(電気容量c)、コンデンサー2(電気容量2c)、抵抗器(抵抗2r)が直列回路を形成しています。はじめコンデンサー1には2cvの電気量が蓄えられ、コンデンサー2は電荷はたまっていませんでした。十分時間が経過した後のコンデンサー2に溜まった電荷、抵抗器で消費されたエネルギーをもとめよ。 という問題がありました。解答をみると 電荷保存から、コンデンサー2に溜まった電荷は4cv/3 コンデンサー1には2cv/3 となっていたのですが(ちなみに抵抗器で消費したエネルギーは4cv'2/3でした)、 抵抗器で消費したエネルギーがあるのに、電荷保存って成り立つのですか? そもそも抵抗で消費されるエネルギーとはどんなものですか? 電荷とは関係の無いものなのですか? 間の抜けた質問だったらすいません どうか教えてください。

  • 電池に繋いだままのコンデンサーへの仕事

    コンデンサーの問題で、起電力Vの電池につないだまま、電気容量Cの極板で、極板間隔をdから3dに変えたとき、外力のした仕事はなぜ正になるのでしょうか。 静電エネルギーの変化量が外力のした仕事に等しいなら、静電エネルギーの変化は、極板間隔が3dのときとdの時の変化の前後の差をとると、負の値になると考えました。また、回路には抵抗は無く、電池とコンデンサーのみの回路です。

  • コンデンサとエネルギー

    コンデンサに蓄えられるエネルギーとエネルギー保存則の関係で質問します。 今、1μFのコンデンサがあり。これに10Vの電圧を加えたとすると、  蓄えられる電荷は、Q=CV=10μC  蓄えられたエネルギー E=1/2*QV=50μJ です。 今、このコンデンサから電源を外し、単体にしてその極板間に比誘電率2の物質を入れたとすると。  蓄えられている電荷は変化無く10μC  コンデンサの静電容量は2μFになるため、V’=5V  蓄えられたエネルギー E=1/2*QV’=25μJ と、なります。 失われた25μJは、どこに行ったのでしょう? これは、 http://okwave.jp/qa/q1987841.html を見ていて、思いついたコンデンサの本質的な疑問ではないかと思います。 上のサイトでは、電磁波とか振動とか言われておりますが、今回の場合は回路は構成されておらず、コンデンサ単体です。

  • コンデンサー 熱量

    電圧Vで充電された電気容量Cのコンデンサーに電圧3Vの電池をつなぎ,スイッチを入れる。 抵抗で発生する熱量Hを求めよ。 初めコンデンサーには静電エネルギーQV/2があるのは分かりますがここからどうするのでしょうか?

  • 高校物理

    コンデンサー回路の問題で質問です。 内部抵抗の無視できる起電力のVの電池、大きさRおよびR1の抵抗、容量CのコンデンサーとスイッチSからなる回路がある。VとRは直列に、R1とCは並列になっている。 スイッチSを閉じた直後において、コンデンサーに蓄えられる電荷はいくらか。 この答えは〇で、解説には、はじめスイッチSがひらいている時、放電でコンデンサーの電荷は〇になっている。とありました。充電をしていないのになぜ放電できるのかがわかりません。 また、これは過度現象でしょうか? よろしくお願いします。

  • 静電エネルギーの変化

    橋本の理系物理からコンデンサーについての質問です。仕事とエネルギーの関係で、           (はじめの静電エネルギー)+(電池のする仕事)-(導体や誘電体を挿入する仕事)-(発生するジュール熱)=(あとの静電エネルギ) とあったのですが、ここでの「発生するジュール熱」とは、どういう意味でしょうか?コンデンサー回路に抵抗が入ってなくても、電荷が回路を動くだけで、ジュール熱は発生するんでしょうか?ここでは、電池から切り離した二つの充電されたコンデンサーをつなぎ、片方のコンデンサーに電荷が流れ込む時に発生する熱とあります。他の参考書では、 (はじめの静電エネルギー)+(電池のする仕事)+(外力のする仕事)=(あとの静電エネルギー) とありました。「外力のする仕事」とは、極板間を広げたり縮めたりする時の仕事のことですよね?ということは、最初の公式では、「導体を挿入したり引き出したりする仕事」にあたるんでしょうか? 初歩的な質問ですが、どなたか物理が得意な方、簡単な説明よろしくお願いします。                                                                                                                                      

  • コンデンサー(高校)

    電気容量 C のコンデンサーが電位 V になるまで電気を蓄えさせ、電池などからはずし、そのコンデンサーの極板間を開いて電気容量を 2C としたとき、蓄えている電気量は変わらず、電位が V/2 となりますか? また、静電エネルギーは CV^2/2 (←「 C×(V の2乗)」のつもりです)から CV^2/4 になりますよね、このとき、つながってない回路のこのエネルギーはどうなったのですか? 教えてください。