コンデンサーとコイルの並列回路

Question

はじめまして。コンデンサーとコイルの並列回路に直流電流を流して十分な時間が経過した場合に関して質問です。

問題集では、
(1)「コイルに流れる電流は一定値になるので、コイルに発生する起電力は０となる」
　　　↓
(2)「よってそれと並列につながるコンデンサーに生じる電位差も０となっている」
　　　↓
(3)「結局コイルにのみに電流が流れる」という説明になっています。

ここで(3)のコイルにのみ電流が流れ、なぜコンデンサーには流れないのかがわかりません。
コンデンサーにかかる電圧が0の場合は電荷がたまっていないということなので、導線とみなしてよいといった記述が同じ問題集の他の部分にあった為、
てっきり電流が流れるものかと思っていたのですが・・。

初歩的な質問で申し訳ありませんが、解決できず困っております。
どうか宜しくお願い致します。

isoworld · Accepted Answer

(1)～(3)の論理は、専門家向けではなく、素人向けにの説明になっています。

　(1)で「コイル（Ｌ）に流れる電流は一定値になるので」と書いていますが、実はここがクセモノです。「直流電流を流して十分な時間が経過した場合」という前提がついていますが、いちばん最初に直流電流を流し始めたとき（たとえば電源を入れたとき）は直流ではない（過渡現象が起きる）ので、コンデンサー（Ｃ）とコイルの並列回路に電流が流れ、ＬとＣの時定数で決まる「一定の周波数（共振周波数）の振動」を起こします。ＬとＣが理想的な特性をもっていれば、この振動は永久に続きますので、それから言うと「コイルに流れる電流は一定値になる」とは言えません。
　ですが、現実には理想特性のＬもＣも存在しませんので、この振動はやがて減衰して無くなり、直流成分だけが残ります（それが結果としてはＬに流れます）。

　そういう「曰（いわ）くつき」の説明は別にして、「コイルに流れる電流が一定値になれば」コイルは理想的には抵抗がゼロだという想定になりますので、抵抗がゼロのところに幾ら電流が流れてもそこには電圧は発生せず、コイル両端の電圧はゼロになります。
　コイル両端の電圧がゼロなら、コンデンサの両端の電圧もゼロです。電圧がゼロのところには、コンデンサを含めてどんな受動素子をつないでも、そこには電流が流れません。
　結局、直流電流が流れるのは、コイルのみになる、という説明ですね。素人向けとはいえ、あまり上手な説明ではないように思います。コンデンサの内部抵抗（直流内部抵抗）は理想的には無限大であるから、直流電圧を印加しても直流電流は流れないと説明したほうが分かりやすいのではないでしょうかね。


コイルに発生する起電力は０となる」

ruto · Answer

>(3)のコイルにのみ電流が流れ、なぜコンデンサーには流れないのかがわかりません.
　コイルの巻き線抵抗分のドロップのみコイルにかかり、コンデンサにも同じ電圧がかかります。コイルのドロップとコンデンサの電圧が同じになれば電流は流れません。

>導線とみなしてよいといった記述が同じ問題集の他の部分にあった為、・・・
　それは過渡的な考えの時ではないでしょうか、コンデンサ（電荷ゼロ）は電圧をかけた瞬間は導線と見なしていいです。

foobar · Answer

コンデンサに電流が流れるときには、「コンデンサの電圧が変化」します。
コンデンサの電圧が0V一定のときには、コンデンサには電流は流れていません。（電流が流れる→コンデンサに溜まっている電荷が変化→電圧が変化）

（別の箇所の、コンデンサの電圧が0→導線とみなして良い、というのは、「コンデンサの両端は同電位なので、導線で繋いでも他の部分に影響がない」というものではないでしょうか？）

コンデンサーとコイルの並列回路

(1)～(3)の論理は、専門家向けではなく、素人向けにの説明になっています。

>(3)のコイルにのみ電流が流れ、なぜコンデンサーには流れないのかがわかりません.

コンデンサに電流が流れるときには、「コンデンサの電圧が変化」します。

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