こんばんは。電場(高校物理)について質問します。
本を読んでいると、
「公式:E=Q/εo・S=V/d
Point:回路のスイッチON→E=V/d
回路のスイッチOFF→E=Q/εo・S
解説:導体表面上の面積Sに一様に広がった電荷Qが作る電場の強さEは、ガウスの法則より
E・S+0・S=Q/εo
これよりE=Q/εo・S
一方、E=V/dとはいわば、電位の傾きの意味を持つ。」
とのこと。Sは極板の面積、εoは真空の誘電率、dは極板の間隔です。コンデンサー関連の問題を解く上での基礎事項のようですが、???です。
分かる方がいらしゃれば「 」内部分(本の記載事項)のもう少し詳しい解説をお願いします。
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
> Point:回路のスイッチON→E=V/d
> 回路のスイッチOFF→E=Q/εo・S
>
>という部分がありましたが、これはどういうものなのでしょうか?
コンデンサーのつながっている回路のスイッチがONのときは、極板間の電場Eはコンデンサーにかかる電圧Vから計算できて、E=V/d となる
スイッチがOFFのときは、極板間の電場Eは、極板に蓄えられている電荷から計算できて、E=Q/εo・S となる
という理解でいいのではないでしょうか。
No.1
- 回答日時:
高校物理ならこの公式はイメージで覚えるくらいでいいと思います。
電場(重力場の電気バージョン)は電荷Qが大きいほど大きくなる。またSが大きいとコンデンサーの単位面積当たりの電荷が小さくなる(密度が薄くなる感じ)ので
E=Q/εo・S
また
電場は電位の勾配
↓
E=V/d
とこれは定義ですね。Vは電気の世界での高さに相当するので「高い位置と低い位置の距離が近いほど電荷が下に落ちようとする力Eは大きくなる」とでも考えてみては?
-------------------------
以下、参考までに
ガウスの法則は
「まず電荷の周りに閉曲面を作る。その電荷が閉曲面に垂直方向作る電場とそこの微小面積の積を閉曲面で積分するとちょうどその内部の電荷になる」
というもので、コンデンサーの場合は
まずQが作る電場を考える
Qまわりに閉曲面を作るとガウスの法則より
ε∫Eds=Q
ここで積分範囲はコンデンサーの面積の約2倍(裏と表)と考えられる。よって、式を整理すると
εE×2×S=Q
E=Q/2εS・・・(1)
-Qの作る電場も同様に考えると、(1)と値は等しいので、足し合わせて
E=Q/εS
となります。
この回答への補足
回答ありがとうございます。
ちなみに、本の記載には
Point:回路のスイッチON→E=V/d
回路のスイッチOFF→E=Q/εo・S
という部分がありましたが、これはどういうものなのでしょうか?
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