エネルギとしての電荷と磁気①

電荷

あたかも水道の蛇口から流れ出る水をバケツに溜めるように、コンデンサは流入する電流（Ic）を電気量として溜める容器として働きます。この溜めた電気量を「電荷」といいます。

電荷はQ（クーロン）で表し、Q＝CVの式が成り立ちます。この式のVはコンデンサの端子電圧を意味し、図の回路の場合、スイッチオンの時点ではQ＝0であり、時定数（CR）secにてQ＝0.63CV、その後、定常状態に至りIc＝0、Q＝CVとなります。（過渡特性）
Q＝∫i(t) dt と表すこともできます。

Q＝CVとQ＝∫i(t) dt は重要。とくに前者は必須です。覚えましょう。（＾＾）

Q＝CVの両辺をCで割れば V＝Q/ Cとなり、この式より、電荷Qが一定であれば、Cのキャパシタンス（容量）が大きければCの端子電圧は小さく、キャパシタンスが小さければ端子電圧は大きくなることがわかります。

【電流放電】
上の回路が定常状態にあるとき、Vc＝Vですから、抵抗Rの端子間電圧は0Vですが、下の回路のようにRの片端を0Vに接続するとどのような動作になるでしょう。

抵抗Rの端子間に電圧Vcが加わり、図のように電流Icが反対方向に流れます。これがコンデンサCの電荷による電流放電です。抵抗Rで消費される電力W（i^2R）は下図のような特性になります。（放電が終わると、電荷は0になり、Vc＝0になります）

電力Wの曲線が構成する（黄色の）面積が電力量Wsです。電力量Wsはエネルギ消費量ですから、Cは電荷としてエネルギを溜めるということですね。

このエネルギは：
Ec＝1/2 CV^2　の式で表されます。導出は添付図の式を参考にしてください。

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