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解決済みの質問

このコンデンサの電気量が0になる理由を教えて下さい

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-は起電力Eの電池、┳はコンデンサ、ξはコイル、□は抵抗rとします
この回路の状態になってから十分時間がたっているとすると、コンデンサの電気量はいくらか?

なんですが解答には
コイルは一定電流Iを流しているから誘導起電力はない(導線として扱える) 
よってコンデンサの電圧は0であり電気量も0

とありました

私は電流が流れ始めた時にはコイルには電流は流れず、コンデンサには電流が流れているので
その時に電気量を蓄えているから0ではないと思うのですがコンデンサが放電して電気量が0になっているのでしょうか」?

もし放電しているなら放電した後電圧が0になるとコンデンサは導線として扱え、また電気量が蓄えられるから0にはならないと思います。

なぜ電気量は0になるのでしょうか?またコンデンサが放電するとは私は思えないのですが、もし放電するならなぜ放電するか教えてください

お願いします 図がてきとうで申し訳ないです

投稿日時 - 2011-09-22 22:11:06

QNo.7028133

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質問者が選んだベストアンサー

> もし放電するならなぜ放電するか教えてください

最初は、コンデンサが充電されていきます。
このとき、コイルに流れる電流量もどんどんと大きくなっていきます。

コンデンサ両端の電位差は電源電圧よりは大きくなれませんので、電源電圧に近付くにつれて、段々とコンデンサに流れ込む電流量は減っていきます。また、それに伴いコイルに流れ込む電流量は増えていきます(この電流の増加速度もどんどんと速くなっていきます)。
そしてあるところで、コンデンサに流れ込む電流量はゼロになります。

しかし、この状態は安定ではありません。
何故ならば、もしここでコイルに流れ込む電流の増加が急に止まってしまいますと、コイル両端の電位差は突然ゼロになるはずです。しかし、いまはコンデンサに電荷Qが溜まっているので、これは起こりません。
実際には、コイルに流れる電流の増加は、急には止まらずに、段々と止まっていきます。それにより、コイル両端の電位差(=コンデンサ両端の電位差)が段々と小さくなっていきます。よってここで、Qが小さくなっていく、放電が起こるのです。このとき、コンデンサからコイルに電流が流れ込んでいます。

このQの小さくなりかたは指数関数的なもので、数式上厳密な意味でQがゼロになることはありませんが、十分に時間が経てば、Qはほとんどゼロとみなせます。


ただしいま書いたのは、抵抗Rの大きさがある程度よりも小さい場合です。
Rがある程度よりも大きいと、Qが小さくなっていったところでゼロを振り切ってマイナスになり、そしてまたあるところで変化の向きが反転して、ということが繰り返されます。つまり、Qの値が振動します。
ただしこの場合も、その振幅は指数関数的に減衰していき、十分に時間が経った後ではQはゼロとみなせます。

投稿日時 - 2011-09-23 01:26:42

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回答(3)

ANo.3

この回路であればコイルには抵抗がないとしているところがポイントではないでしょうか。

投稿日時 - 2011-09-23 13:08:10

ANo.1

>十分時間がたっているとすると
とあります。
>電流が流れ始めた時にはコイルには電流は流れず、コンデンサには電流が流れている
過渡現象(電気を通電した瞬間のみ)とゴッチャにしています。
>コンデンサは導線として扱え、
この部分は間違いで”コイルは導線として扱え、”です。
(コンデンサーを導線として扱うことはできません。)

理想コイルには抵抗は有りません。
従って”十分時間がたっているとすると”のときは過渡現象ではなく
定常状態になっているので直流に対する理想コイルは理想導線と
同じく0オームの短絡腺になります。

コンデンサを導線で短絡した状態となるので
”コンデンサの電圧は0であり電気量も0”となります。

投稿日時 - 2011-09-22 22:49:55

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