今回は、コンデンサに蓄えられる電荷とエネルギーについてお話しします。

まず電荷についてです。
コンデンサに直流電圧を印加すると、電圧と容量の大きさに比例した量の電荷が蓄えられます。電圧をＶ[Ｖ]、容量をＣ[Ｆ]、電荷をＱ[Ｃ］とすると、Ｑ＝ＣＶ［Ｃ］の関係が成り立ちます。
次に、コンデンサを直列に接続した場合の電荷は、すべてのコンデンサに電荷Ｑは等しく、回路全体の電荷Ｑも同じ大きさになります。これは、コンデンサとコンデンサ間の電荷は極性が逆のため打ち消しあうためです。なお、コンデンサの分圧は容量に反比例します。
次に、コンデンサを並列に接続した場合です。並列の場合、各コンデンサの端子電圧は等しいため、コンデンサ容量に応じた電荷が蓄えられます。回路全体の電荷は、各コンデンサに蓄えらた電荷を合計したものになります。

次にエネルギーについてです。
コンデンサに電圧が印加されると、Ｗ＝１／２ＣＶ＾２［Ｊ］のエネルギーが蓄えられます。この式と、Ｑ＝ＣＶを組み合わせた式の変形を用いる問題がよく出題されます。
出題パターンとしては、直列に接続し電荷を蓄えたコンデンサを並列にした場合のエネルギー差を求めさせる問題が出題されることがあります。

このように、電験３種では複数の公式を組み合わせて解答する問題がよく出題されます。公式を憶えていると同時に、公式を組み合わせる応用力が必要となりますのでしっかりと訓練を重ねましょう。

 

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