【物理】 丸で囲ってある図が矢印のように変形できるらしいんですけど、このように見分けるポイントってあ

【物理】 丸で囲ってある図が矢印のように変形できるらしいんですけど、このように見分けるポイントってあるんですか？
あと、コンデンサーって十分に時間がたったあと、そこには電流は流れないんですか

No.1 回答者： konjii 回答日時： 2020/10/24 08:03

コンデンサーは直流電流は通しません。

No.2 回答者： ななのたか 回答日時： 2020/10/24 10:14

自分の都合の良いように、「位置関係が変わらないよう」書き換えただけですけど。

地図と略地図みたいなもん。センスとしか言いようがないですね。

No.3 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/10/24 11:51

・電位が等しい導線を考えたり

・論理的に直列・並列を考えたりすればよい
・また、回路図においては一点を無限に長い導線に引き延ばしても良いし
反対に長い導線を極限まで縮めて点にしてしまっても良い
これらを適切に組み合わせれば回路図を、等価回路へ書き換えることができる
画像の例でいえば、
Eにdc間の抵抗r(cd)がつながった単純回路がまずあるとみなす
その状態のところへ、新たに端子cとdにそれぞれ導線をつないで並列回路が構成されているとみればよい
このときあらたな接続導線部分の内容はとりあいずブラックボックスにしておく
つまり、
もとの回路図の
cーbーーーd
　　＼a／
部分を 一旦
cー■ーd
というように簡易にとらえておくのである
（■は繫がり方が不明なコンデンサと抵抗3つを一旦ひとまとめに表したもの。－は導線を意味する）
すると、元の回路は、電源にrと■が並列という単純な回路になる
これを一旦図に書いておく
┌ｃ－ｒ－ｄ┐
｜　＼■／　｜
｜　　　　　｜
┗ー電源ーー┘
という具合に

で、■の内容の詳細を見ていく
元の回路図を見ると、電源+側からCへ至り
抵抗r(bc)を超えてから、ｂに至る
bからは分岐していて
片方はコンデンサを超えdへ至る
もう一方は、r(ab)→r(ad)を経由してdへ至る
ゆえにb-d間において、コンデンサとr(ab)-r(ad)は並列ということである
この並列部分の片側にr(bc)が直列に連なっている
これがブラックボックス（■）のなかみであるから
■部分を　今のような直並列回路に書きかえると
あなたが手書きでUPした図になるというわけです

No.4 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/10/24 11:58

あ、もう一つ

交流回路では時間が十分たってもコンデンサの充電が完了しないので
（見かけ上）電流は流れます
直流回路では　十分時間がたつとコンデンサの充電が完了するので
それ以上コンデンサに電荷が運び込まれることはありません
電荷がこないということは電流が流れないということです

（もっとも、コンデンサは空気などの絶縁体を挟んで2枚の金属極板を並べたものですから、通常は導体で結ばれていない極板の間を電荷が通過することはありません。つまり理想的なコンデンサでは極板の間を電流が流れることはないということです。しかしながら、電源電圧などによってプラス極板にはプラスの電荷が、マイナス極板にはマイナスの電荷が運ばれるので
あたかもコンデンサ（の極板の間を）を電流が通過しているように見えるのです）

この回答へのお礼

ありがとうございます！
疑問に思ったのですが、Q＝ITとなると思うのですが、それが成り立てば、IT＝CVという式も成り立つのでしょうか？電流と電荷の違いがハッキリ説明できません。お分かりになるのであれば、教えてくれると嬉しいです。

お礼日時：2020/10/24 16:23

No.5 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/10/24 18:02

疑問に思ったのですが、Q＝ITとなると思うのですが、それが成り立てば、IT＝CVという式も成り立つのでしょうか？電流と電荷の違いがハッキリ説明できません。

お分かりになるのであれば、教えてくれると嬉しいです。
＞＞＞
電流値が常に一定なら　そのような式も成りたちそうですよね
抵抗だけの回路なら電流値は基本一定ですから
Q/t=I⇔Q=Itです
この式の意味は　[導線の断面を1秒間に通過する電荷]＝[電流]という意味ですよね
これこそが電流と電荷の違いです
（水道にたとえるなら　電荷は水分子の1粒1粒のあつまりに相当します　
そして水道管（導線に相当）の断面を1秒間に通過する水分子の粒の量（電荷に相当）のことを電流と言い換えていることになります）

しかしながら、コンデンサの充電中は実は電流が一定ではありません
ゆえに一定電流を意味するIを用いることが既にできないので
Q=IT⇔IT=CVも成り立ちません
そこで回路に流れる瞬間の電流（電流の瞬時値)をi＝I(t)とするなら
(・・・I(t)は　電流が時間tの関数であることを意味します）
微小な時間（つまりは瞬間)を表すdt
ある瞬間のコンデンサに蓄えられている電荷をq=Q(t)として・・・（qも時間tによって変化する関数です）
dq/dt＝(ある瞬間のコンデンサの電荷)/(きわめて短い時間）
という式を登場させると
これは　ごくごく短い時間だけ経過したときのコンデンサの電荷の変化率を意味しますが
これはざっくり言って、
電荷/時間　という形になっていますから
dq/dtはある瞬間にコンデンサに流れ込む電流そのものを意味していることになります
（ここにdとは「極微小」を意味する文字です）
で、お気づきの通りこの式は微分を意味しています

ここで、かりにRとCが直流電源に直列につながった回路を考えると
ある時刻ｔの瞬間について、キルヒホッフの電圧の法則がなりたつので
瞬間について：
電源電圧（一定）=Rにかかる電圧の瞬時値＋Cにかかる電圧の瞬時値
となります
文字に置き換えれば
E=Ri+(ｑ/C)です
この場合、dq/dtはある瞬間の回路全体の電流ということになりますから
i=dq/dtで
E=R(dq/dt)+(q/C)なる微分方程式が登場します
以下ごにょごにょと式をいじっていくことになりますが興味があれば研究してみてください