コンデンサの電圧、電流、電荷の関係

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コンデンサの電圧、電流、電荷の関係

図のようなコンデンサ回路の電圧と電流と電荷の関係は、理解するのが意外と難しいものです。

そこで、ここではコンデンサに充電される様子を、考えてみたいと思います。

コンデンサに充電電流が流れる場合

コンデンサの充電電流が一定の時

コンデンサに10Aの一定電流で、充電された時の電荷 $q$ と電圧 $v$ の変化を、示したものが下図(a) になります。

電荷 $q$ と電流 $i$ には $q=it$ の関係があります。

また、コンデンサの静電容量C を 2[F] とすると

$q=Cv$ から 

$v=\cfrac{q}{C}=\cfrac{1}{2}q=0.5q$ になる。

  • 2秒の時点で、電荷は20クーロン、電圧は10Vになります。
  • 4秒の時点で、電荷は40クーロン、電圧は20Vになります。

コンデンサの充電電流が変化する時

コンデンサの充電電流が変化する時の様子を示したのが上図(b) になります。

  • 0-2秒間は、(a)と同じです。
    2秒の時点で、電荷は20クーロン、電圧は10Vになります。
  • 2-3秒間は、電流が2倍の20Aになります。
    3秒の時点で、電荷は40クーロン、電圧は20Vになります。
  • 3-4秒間は、電流がゼロになります。
    4秒の時点で、電荷は40クーロン、電圧は20Vになります。
コンデンサの電荷
コンデンサに蓄えられる電荷と、電圧は比例しています

以上で「コンデンサの電圧、電流、電荷の関係」の説明を終わります。

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