- ベストアンサー
静電容量の求め方
- みんなの回答 (3)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
「d<<x」は書き間違いだと思いますが・・・? そのまんま読むと、物凄く傾いていることになります。 おそらく、正しくは「x<<d」なんでしょう。 それならば、傾むいていないときの容量と同じ、という近似ができまして、それが答え、ということになります。 なお、本来は、この近似が出来なくて、f(x)=1/x の形の関数の積分が必要になります。x<<dでない場合は、この積分を計算しなければいけません。 なぜ、x<<dのときに前記のような近似が成り立つかと言うと、 1/(d+x)=1/d・1/(1+x/d)=だいたい1/d・(1-x/d) 1/(d-x)=1/d・1/(1-x/d)=だいたい1/d・(1+x/d) というように、x<<dであれば、分母にあった変数xが分子の方に持っていけるからです。 (台形の面積を求めると、結果的に長方形の面積と同じになるということです) この、分母の変数を分子に持っていく近似は、ほかのことに例えて言えば、「AはBより3%大きい」と「BはAより3%小さい」の関係と同じです。 (1.03と1/0.97は大体同じ) よく使われる近似です。
関連するQ&A
- 平行平板間の静電容量について
平行平板コンデンサの静電容量はεS/dですが、 上下の平板がずれたとき、静電容量はどのように変化するのでしょうか? 具体的には、正方形が平行四辺形になるように、上下の平板が平行を保ったまま左右へずれた状態なら、 計算に用いるSやdはどのように考えればよいのでしょうか? Sは上下の平板の面積で変化しない、dは上下の平板の中心間の距離 という考え方では間違っているでしょうか?
- 締切済み
- 物理学
- コンデンサの電極厚さ及び材質が静電容量の大きさに与える影響
今、面積Sで距離がdの電極間に誘電率εの誘電体を挿入したコンデンサがあるとします。この時、静電容量Cは、C=(ε×S)/dと表されると思います。ここで、電極について2つの疑問を持っています。 (1)電極間距離dとはどこからどこまでを指すのでしょうか?これまでは電極間距離=誘電体の厚さ、と理解してきましたが、電極の厚さと言うファクターは静電容量の大きさに関係ないのか?という疑問にぶつかりました。静電容量を大きくするにはできるだけ、電極の厚さを薄くした方が良いなどの条件はあるのでしょうか? (2)電極の材質は金属であれば何でも良いのでしょうか?金属も種類によって透磁率・電気抵抗などの物性が異なりますが、このようなファクターは静電容量に影響はないのでしょうか? (1)、(2)どちらか片方もしくはヒントになるようなことでもかまいませんので、ご教授よろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 物理学
- 静電容量の問題がわかりません。
間隔d[m]、面積S[m2]の平行板コンデンサがある。板間の誘電率が一方の板から離れるにつれて直線的に増加する場合の静電容量を求めよ。ただし、両板における誘電体の誘電率をそれぞれε1、ε2とする。 この問題がわかりません。もうすぐテストなので、本当に困ってます。この問題の答えは、{S(ε2-ε1)}/{d(ε2/ε1)}です。解説できる方よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 電磁気学の問題、平衡平板電極間の問題について
表題について 面積S[m^2]、間隔d(m)の 平衡平板電極間に電位差v0を与えたとき、次の問いに答えよ。 ただし、極板間には比誘電率εの誘電率が挿入されているとする。 (1)電極間の電界の強さE (2)電極に蓄えられる電荷量Q (3)静電容量C (4)極板間に蓄えられている静電エネルギー 解いてみたのですが、 (1)Q/(εS) (2)EεS (3)(εS)/d (4)(Q^2)d))/(2εS) 正直あまり自信がありません。正解でしょうか。 よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 電磁気 (静電容量)
電磁気の静電容量に関する問題なのですが,解答がないため,答えがあっているかがわかりません。僕なりの解答と解答方法をのせているので,間違いがあれば教えてください。 極板の面積がS,間隔がdで,極板間が真空の平行板コンデンサがある。ここで,極板の端の影響を無視できるものとして,次の問いに答えなさい。ただし,真空の誘電率はε0とする。 (1)コンデンサの静電容量をS,d,ε0を用いて表せ。 C=ε0*S/d [F] (2)コンデンサに電荷Qが蓄えられている時,コンデンサに蓄えられる静電エネルギーをQ,S,d,ε0のうち必要なものを用いて表しなさい。 W1=1/2*C*V^2=1/2*Q^2/C =(dQ^2)/(2ε0*S) [J] (3)図のように,Qを一定に保ったまま,上側の極板をわずかな距離Δdだけ引き離すとする。このとき,コンデンサに蓄えられる静電エネルギーをQ,S,d,ε0のうち必要なものを用いて表しなさい。 上側の極板をわずかな距離Δdだけ引き離したときのコンデンサの静電容量は C=ε0*S/(d+Δd) よって,コンデンサに蓄えられる静電エネルギー W2=1/2*C*V^2=1/2*Q^2/C ={(d+Δd)Q^2}/{2ε0*S} [J] (4) (3) で上側の極板をΔdだけ引き離すのに力をQ,S,d,ε0のうち必要なものを用いて表しなさい。 上側の極板をわずかな距離Δdだけ引き離すのに必要なエネルギーは W2-W1={(d+Δd)Q^2}/{2ε0*S}-(dQ^2)/(2ε0*S)=(ΔdQ^2)/(2ε0*S) またΔdだけ引き離すのに必要なエネルギーは以下の式でも表わされるので, F*Δd=(ΔdQ^2)/(2ε0*S) よって,求める上側の極板をΔdだけ引き離すのに力Fは F=Q^2/(2ε0*S) [N]
- ベストアンサー
- 物理学
- コンデンサーの合成容量の問題。
【面積Sの2枚の平板状導体が間隔dだけ離れて平行に置かれ、共に接地されている。いま、同じ面積の平板上導体を最初の2枚の間に、一方の導体からxだけ離して平行に置き、電荷+Qを与えた。系の電気容量を求めよ。また、電気容量が最小になる位置はどこか。】 という問題があるのですが、「コンデンサーが接地されている」と、電気容量に影響はないのでしょうか?また、この問題でもし、設置されていなかったら、どう違っていたのでしょうか? この外側のコンデンサーのみ、接地することの意味がよく分かりません。 よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
お礼
ありがとうございます。 理解しました。