電磁気

コンデンサーを含む直流回路

これまで回路の問題といえば抵抗が主役でしたが,そろそろバリエーションを増やしていきましょう。

だいたい,抵抗に電流を流しても発熱するだけだから,抵抗ばかり何個もつないだ回路ってただのエネルギーの無駄遣いじゃねぇか

今回は,抵抗の他にコンデンサーが組み込まれている場合の回路について見ていきたいと思います!

コンデンサー回路の原則

手元に問題集がある人はぜひコンデンサー回路の問題を眺めてみてください。 回路ではなくて,問題文に注目。

スイッチを入れた直後の◯◯を求めよ。」

十分時間が経過した後,◯◯はどうなっているか。」

という問題がやたら多くないですか? 多いどころか,よく見るとそれしかないことに気づくと思います。

「スイッチを入れて t[s]後に,回路に流れる電流は?」なんて問題は一題も見当たりませんよね?

もちろんこれは偶然ではなく,ちゃんと理由があります。 充電途中 or 放電途中の状態を計算するには,高校で習わない数学(微分方程式)を用いる必要があるので,どうしても出題できないのです。

つまり,高校物理のコンデンサーを含む回路に関して,「問題で問われるのは,電池をつないだ直後か,つないで十分時間が経過した後のどちらかしかない」ということが断言できます!

コンデンサーの回路を見て,「なんだか複雑そう…」とひるむ人が多いですが,むしろ逆。

2パターンしか問題がないのでめちゃくちゃ単純です。

(こういう「問題のパターン化」みたいなのは好みじゃないんですが,今回は例外。)


今回のまとめノート

その2パターンに対してコンデンサーがどう振る舞うか,まとめノートで確認しておきましょう。

「導線とみなす」,「断線しているとみなす」という表現こそ初登場ですが,内容はすでに学習済みですよ!

「充電開始直後は電流が流れる」,「充電完了後は電流が流れなくなる」と聞いて,ピンとこない人は基本が足りていない証拠ですので,過去記事で復習してください。

コンデンサーの性質同じ面積の2枚の金属板を向かい合わせたものをコンデンサーといいます。たかが2枚の金属板に,いったいどんな性質があるのでしょうか?...

例題

では,最後に例題を解いて理解を深めておきましょう。

まとめノートに書いたことをヒントに,まずは自力で考えてみてください。 答えはこの下にあるので,解き終わったらスクロールして答え合わせしてみましょう。



解答 ↓



できましたか? 類題を用意したので,そちらにもチャレンジしてみてください!

【演習】コンデンサーを含む直流回路コンデンサーを含む直流回路に関する演習問題にチャレンジ!...

次回予告

直流におけるコンデンサーの基本事項はこれですべて説明し終えたので,次回からまた別の電気部品の話題に入りましょう!

半導体導体と不導体の中間の性質をもつ物質を半導体といいます。半導体は今日のテクノロジーを支える大事な役割を担っています。...
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