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。
ここではコンデンサに電気が充電される様子を説明します。
目次
コンデンサに一定の充電電流が流れる場合
コンデンサの充電電流が
10Aの一定電流で充電された時の電荷 \(q\) と
電圧 \(v\) の変化を示した表が次のものです。
電荷 \(q\) と電流 \(i\) には \(q=it\) の関係があります。
ここで、コンデンサの静電容量 \(C\) を \(2\) [F] とすると
\(q=Cv\) [C] から次のようになります。
\(v=\cfrac{q}{C}=\cfrac{1}{2}q=0.5q\) [V]
- 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。