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スイッチを閉じ容量C電圧Vで充電したコンデンサがある。
スイッチを切ってから極板間隔を3倍にした。コンデンサの電圧は?

答え・・・3V


このような問題が現在私が解いているワークにありました。
計算式はわかるんですが、てことは極板間隔を1兆倍にしたらコンデンサに1兆Vかかるの、、、?こんなんでいいんですか、、?

gooドクター

A 回答 (4件)

電荷が一定の場合電圧が極板間距離に比例するのは


その距離が極板半径にくらべて小さい時だけ。
じっさいには極板をいくらひきはなしても
電圧は極板間隔がせまいときに発生する電場の大きさの
せいぜい極板半径倍までです
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コンデンサの向かい合った電極には「正電荷」と「負電荷」の異なる電荷が存在しますから「引力」が働いています。


それを「引力に逆らって遠く引き離す」にはそれ相当の「仕事」をしてやらないといけません。外部からした仕事の分だけ、コンデンサの静電エネルギーは増加します。その静電エネルギーの増加が、電圧の増加となって現れるのです。
「極板間隔を1兆倍にする」って、相当な仕事ですよね。
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極板間隔が極板サイズより十分小さいうちは


そうなります。

極板を離すには力が必要でコンデンサはその力から
エネルギーを受け取ります。

極板間隔が極板サイズより十分小さいうちは、極板を
離すのに必要な力は一定で、離した距離に比例したエネルギーが
コンデンサに蓄えられることになります。
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他に物体が全くないという理想的な状態であれば極板間隔を1兆倍にすればコンデンサの極板間電圧は1兆倍になります。


また、電圧が上がったとしても電界の大きさは変わらないため絶縁破壊が起こるということもありません。

もちろん、通常は周りに別の物体があるため、その物体の影響で電圧が変動します。

単純に正負二つの電荷を引き離すだけで高電圧を作り出すことが可能です。
ヴァンデグラフ起電機はこの方法で高電圧を作り出します。
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