コンデンサに直流を流し続けたらどうなる？

質問

教科書にはコンデンサに一定電圧の直流を流し続けたら、コンデンサに電荷がたまり、飽和し電流が流れなくなると書いてありますが、どんどん直流の電圧を上げていくとどういう現象がおこるでしょうか？

回答No.10

Nouble

Ｎｏ６です、
電圧を上げるのですね。

電圧が高くなると
コンデンサーの絶縁面
又はリード線の周囲の物質(例えば空気)が電離して
スパークを起こすでしょう

平たく言うと雷ですね

この際には明らかに電気は流れます

まあスパークも何の前触れもなく
突如として起こるわけではなく
序章として電力のリークが
早期より発生してるでしょうから
全く電気が流れないというのは
厳密に言うと間違いですね

しかしそこまで突っ込んだ内容にいきなり触れようとすると
他にも細々とした内容のものも
もっと触れないといけないのでしょうし

全体量に対しリークする量が結構小さくて
無視して問題ないだろうから

入り口として
ざっくりとしたとらえ方で
「流れない」としたのでは?

回答No.9

uro_chi

#7です。
#8で回答されている内容と同様の回答です。
コンデンサに電荷がたまったら電流は流れなくなります。
エネルギーはコンデンサに蓄積され動きはありません。

質問とは話が違うのですが昇圧といって電圧を上げる回路に使われるのですが電荷がたまったコンデンサにさらに電流を流し込んだとき電源電圧より持ち上げるという使い方もあります。もちろんダイオードできてあります。

補足

ご回答ありがとうございます。エネルギの動きはないということは直流電圧源から供給されているエネルギはどこにいっているのでしょうか？
熱エネルギにかわっているのでしょうか？

回答No.8

noname#59315

＃３です。

＞エネルギ的としてみると、コンデンサ両端の電圧が電源電圧と同じになった状態、つまりコンデンサに電荷が飽和した状態に一定電流を流すという行為は系としてどのような状態なのでしょうか？
●電圧が同じになった状態で平衡状態です。電流は流れません。
一定電流を流すということは不可能です。
つまり、コンデンサに電圧を加えると、一瞬にして電流が流れ、電源電圧とコンデンサの端子電圧とが釣り合って、それ以上電流は流れません。
どうしても一定電流を流したいのであれば、抵抗と直列にコンデンサを繋ぎ、かつ電源電圧を時間とともに無限に大きくしていかなければなりません。これは不可能なことです。

＞コンデンサの電荷が飽和した時点で電源からはエネルギが供給されずに、そこにエネルギの動きはないと考えてよいでしょうか？
●はい、電流が流れませんからエネルギーの移動はありません。

ただし、これは理想的なコンデンサーの話であって、実際には漏洩電流（内部抵抗によるもの）や自然放電というものがありますから、通常の検流計では測定不可能な微少電流は流れます。

回答No.7

uro_chi

直流電源の+とGNDに一つのコンデンサを配線したとします。
電源をONにするとコンデンサに電荷がたまっていきます。
そのとき電流が流れています。
コンデンサに電荷がたまるとコンデンサ両端の電圧は電源電圧になります。
そのまま電源電圧を上げるとコンデンサ両端の電圧も上昇します。
耐電圧が決まってありますから破壊するところまで上がり続けます。
電源をOFFにすると電源の+に電流がながれGNDからコンデンサに放電されます。

補足

ご回答ありがとうございます。電気的にはわかりました。
エネルギ的としてみると、コンデンサ両端の電圧が電源電圧と同じになった状態、つまりコンデンサに電荷が飽和した状態に一定電流を流すという行為は系としてどのような状態なのでしょうか？コンデンサの電荷が飽和した時点で電源からはエネルギが供給されずに、そこにエネルギの動きはないと考えてよいでしょうか？

回答No.6

Nouble

飽和についてですが
この世に絶対的絶縁能力を持つ物質はなかったように思います
ですので量の大小はありますがどんな物質でも電気を帯びますし流します

まあそんな関係で理論上飽和していても
リーク電流(だっけ？)とかがあります

しかしあまり認知されていないかもしれませんが
電気は究極を言うとデジタル的だといえると思います

だって電子を２つに割って半分分だけ移動なんて
通常の力学的見地からは起こりえないですよね？

なので与えられた電圧値に対する抵抗値によっては
まったく電位移行が発生しないということも起こりうると思われます

回答No.5

ht1914

コンデンサに電圧をかけると電子が移動して金属板に電気が溜まります。コンデンサーの容量と電圧で決まる限度まで電気が溜まるとそれ以上は電子の移動はなくなります。だから短い時間ですが電流は流れます。金属板の表面に電気を溜めるために電線の中を電子が移動するという意味の電流です。コンデンサーの隙間を電子がジャンプするという意味ではありません。直流の場合はスイッチを入れたときと切ったときしか電流は流れません。でも交流は絶えず電圧の向きが変わりますから電気を溜めたり、出したりと繰り返すことになります。電線の中を絶えず電子が移動していることになります。コンデンサは交流を流すことが出来るということになります。この場合も金属板の隙間を電子はジャンプしていません。

回答No.4

ht1914

コンデンサは２枚の金属板を向かい合わせにしたものです。隙間が空いていますから電気は流れません。表面に電気が溜まるだけです。金属板の間は一番構造の簡単なものでは空気です。空気はふつう電気を通しません。でも１ｍｍの間隔で１０００Ｖぐらいかけると放電するでしょう。空気（酸素と窒素）がイオンに変化することになります。実際は空気よりももっと絶縁性の良いものを用いている場合が多いと思います。でもどの物質も電圧を上げれば放電するでしょう。
耐電圧とは放電が起こって絶縁が破壊される限度の電圧のことです。。

補足

ご回答ありがとうございます。
書き方を間違えました。正確には直流電流は流れないでした。
ご指摘ありがとうございます。

コンデンサの両端にどんどん高い直流電圧をかけていくと、
放電が起こるまで電流は流れないのでしょうか？
見かけ上電流が流れているように見えることはないでしょうか？
浮遊容量やコンデンサの両端の電荷が逆流して電流が流れているように
見えることはないのでしょうか？

回答No.3

noname#59315

印可電圧とコンデンサに蓄えられる電荷の量とは比例します。
したがって、電圧を上げるとそのときは電流が流れますが飽和して電流が流れなくなります。上げるたびにこれが繰り返されます。

耐電圧を超えると、極と極の間にある絶縁物が絶縁破壊を起こします。すなわち、絶縁物がリーク（導通）し、ショート（短絡）状態となります。これにより、コンデンサが物理的に破壊されます。

回答No.2

nrb

電圧耐圧以上に上げると中の電解液から気体がでます、その圧力が安全弁の圧力をを超えた瞬間にポンと言う音がなって破裂します
　中から煙がでますよ
　大変危険です　この煙は有害です

回答No.1

naokun1976

耐圧電圧以上の電圧をかけると壊れます。
最悪、破裂するかもしれません。
http://www.ops.dti.ne.jp/~ishijima/sei/letselec/letselec10.htm