１．電荷の蓄積とコンデンサーの両端電圧の関係
元々、 コンデンサーは、 誘電体の両側に2枚の金属の板
を向い合わせにした構造ですので、直流でも交流でもコ
ンデンサーの内部 (2枚の金属板の間) を貫いて電流は、
流れません。
よって、電流が流れるとしているのは、 コンデンサーの
両端の導線のみです。
コンデンサーそのものを 貫通して電流が流れる訳では、
ないのですが、 コンデンサーの両端の導線に流れる電流
の向きが同じですので、 コンデンサーをブラックボック
スとし、両端に繋がれた導線のみを見ますと コンデンサ
ーを貫いて電流が流れている様に見えます。  まるでマジ
ックの様です。

皆様は、Q＝C・V と言う大変重要な式を覚えられている
事と思います。Qは、電荷。Cは、コンデンサーの静電容
量、そしてV は、コンデンサーの両端電圧です。
静電容量：C のコンデンサーに 電荷：Q  が貯まるにつれ
て コンデンサーの両端電圧：V が 高くなると言う事を表
しています。

注・・・上の図のギザギザの線は、抵抗を表しています
　　　　。現在の試験問題では、長方形で表されていま
　　　  す。
上の図の様にコンデンサーと抵抗を直列につなぎ時間t1
にSW(スイッチ)を入れます。
その時のコンデンサーに流れる電流  (正確には コンデン
サーの 両端の導線に流れる電流) とコンデンサーの両端
電圧をグラフにしたものが下の図です。

t1で電流は、一瞬にしてMAXとなり、急激に減少して電
流が流れなくなります。一方電圧は、t1 の瞬間は、0[V 
] ですが急激に電圧が高くなり電池の電圧と同じ電圧に
なり その後は、変化が有りません。
この図は、Q=C・V そのものを表したグラフとも言えま
す。

続きは、7月の「法規」と「工学」のページでお読み下さい。

前回は  コンデンサーが 電荷を蓄える仕組みのお話をし
ました。
それでは、 コンデンサーとは、  充電池の様な物なのか
と言う事になってしまいます。
しかし、 充電池として使うには、  蓄えられる量が不十
分です。
コンデンサーには、もっと重要な働きがあります。
今回は、 そのお話を含めて  電磁気の見方としてのコン
デンサーについてお話をします。

コンデンサーは、電荷を蓄える物であり、その蓄える量
を静電容量と言います。単位については、前回お話をし
ました。単位は、重要ですので、忘れた方は、前回の記
事を見直しておいて下さい。

静電容量は、”C" で表されます。
静電容量：C とコンデンサーに蓄えられる電荷：Q とコ
ンデンサーに蓄えられた電荷によるコンデンサーの両端
電圧：Vとの間には、以下の関係があります。
Q と C と V の関係は、オームの法則と同様に大変重要で
すので絶対に覚えておいて下さい。
ゴロが良いので覚えやすいと思います。

　　　　　　　Q = C・V　　　　　　　　　　（1）
　　　　　　　
コンデンサーの両端電圧は、電荷が一定量蓄えられる迄
の間、コンデンサーの両端の導線に電荷の移動(電流) が
ありますので、その間、上昇します。
電荷の移動は、繋がれた電池の電圧と同じになったとこ
ろで停止します。
式で言いますと、C は、 定数で変化しませんが、 左辺の
Q が増えると右辺のVが上昇すると言う事になります。



前回以下の様な図を見て頂きました。

器 A は、電池に相当します。 水の深さ：h は、電圧：V
に相当します。そして器 Bは、コンデンサーです。 器の
容量（大きさ）は、静電容量です。
そして蓄えられる水の量は、電荷の量：Q です。

器Bを大きくしてみます。
器B（静電容量：C)が大きければ器Bに貯まる水の高さ：
ｈ(コンデンサーの両端電圧：V)は。低くなってしまうは
ずですが、器Bの大きさに合わせて器Aも大きくなり、水
を高さh迄準備しますので、器B が大きくなっても、 器B
には、高さh迄水が溜まります。
逆にBが小さければ、hは、高くなるはずですが、その場
合は、器Bに合わせて器Aも小さくし、水の量をも器B の
高さhになる迄の水が器Aに用意されます。
つまり、器Aの大きさと水の量は、 器Bの高さh に合わせ
代わると言う事です。つまり、ｈ だけが 常に同じと言う
事になります。つまり、(1)式は、

　　　　　　　　Ｖ＝Ｑ/Ｃ

となります。

ここからは、 器B がいっぱいになった時に それぞれの器
を入れ替える事を考えてみます。
上の図 (a)  における器 A の水が 図 (b)  になりやがて 器 A
の水が全て器 B に移り、水の移動は、停止します。
器 B の水の高さ：h は、コンデンサーの 両端電圧;Ｖに相
当しました。

続きは、7月の「法規」と「工学」のページでお読み下さい。

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実は、電流が流れないのは、 直流の電圧を加えてから
ある程度の時間が経った後の話なのです。
と言う事は、極短い時間ならば、 絶縁物の両側を金属
板で挟んだコンデンサーに 電流が流れると言う事なの
でしょうか？
なにやら面白そうですね。
この記事の見出しでもお話をしましたが、 コンデンサ
ーもコイル同様に無ければ 無線機やアンテンそして電
子機器や電気機器(洗濯機等主たる部品が電子部品でな
く電源に交流を使う機器）も存在しません。
この様に重要な部品ですが、 極めて高い周波数を扱う
電子機器や無線機の中では、意図しない コイルやコン
デンサーが形成されてしまい、 設計通りの性能や機能
を果たさない場合が生じてしまう 厄介物となる事もあ
ります。
この厄介者は、携帯電話や スマフォの開発には、必ず
、ついて廻る問題です。
何故、その様な事になるかを含めてお話をします。

それでは、コンデンサーとは、何か?  を 具体的に見て
行きましょう。
（1）コンデンサーとは？
　  コンデンサーとは、電気 (電荷) を蓄える物 だと思
      って下さい。
　  電荷については、 特にコンデンサーで  重要ですの
      で、 第7章の電磁気の記事を見直しておいて下さい
       。

（2）構造は？
　 下の図をご覧下さい。AとBは、金属板で、ε と書い
      てあるのは、誘電率が εの誘電体 (絶縁物) です。
      原理的な構造は、これだけです。
　  誘電率については 、 第7章の電磁気で復習しておい
      て下さい。
　  誘電率が何か覚えておられる方は、コンデンサーが
      どの様な物であるかある程度、察しがついた事と思
      います。後で触れますが、コンデンサーとは 誘電体
　  を分極させる物と言う事が言えます。
　　
　　
（3）コンデンサーの性能？

続きは、7月の「法規」と「工学」のページでお読み下さい。

今回は、前回出題しました 枝路の演習問題の  解答
を致します。

まずは、問題から見てみましょう。

　問題
　　以下の図の  I1から I4と IS の電流を求めて下さ
        い。
　　　
　　次にＶ1とＶ2の電圧を求めて下さい。
　　ただし、Ｒ1＝4 [Ω]、Ｒ2＝2.6 [Ω]、Ｒ3＝6[Ω]
        、Ｒ4＝4[Ω]とします。

　　今回の問題の狙いは、枝路の電流の理解にあり
        ます。
　　　

[解答方針]
　　 ・R1に流れるI1から求めましょう。
　　　10[V]の電池に4[Ω]のR1がつながれています
             ので、
　　　

　　  I1＝１０[V]/４[Ω]
　　　   =2.5 「Ａ］

　　・A→Ｂ→Ｃに流れる電流I2を求めます。
　 　  その為には、R2、R3、R4からなる合成抵抗
            を求めます。
　 　  その為には、 R2とB-C間  (R3とR4 の並列接
             続)  の 合成抵抗との 直列接続の合成抵抗を 
             RSとして 、求めます。

　　 RS= R2 + 1/((1/R3) + (1/R4))
               =2.6 [Ω] + 1/((1/6 [Ω]) + (1/4 [Ω])) 
               =2.6 [Ω] + 2.4 [Ω]
               =5 [Ω]

　　 RSは 10[V]の電池に接続されています。

　 　I2 ＝10［Ｖ］/ 5 ［Ω]
　　　  =2 [A]

       
　　ついでですからV1も求めておきましょう。
　    R2 には、I2(2[A])が流れていますので

　　 V1=2.6 [Ω] x 2 [A]
               = 5.2 [V]　



　  ・次にI3を求めます。
　　 A-C間の電圧は、電池の電圧です。
　　 V1が5.2[V]ですのでV2は、

　　 V2=10 [V] － 5.2 [V]
　　　  = 4.8 [V]

続きは、7月の「法規」と「工学」のページでお読み下さい。

 
　　　　　　　　　図-1

電流が周る路が、回路です。
回路ですので、一巡して辿れる必要があります。
上の図では、 路が一本路ですが道も 別れたり 合流し
たりします。次の図-2では、一本路が途中で三叉路に
なっています。そしてまた一本路になって電池に繋が
っていますので電池の”+”から出た電流は、R1～R3そ
の後、R4 から R6 に分かれその後、合流して電池の ”
－”へ辿り着く事が出来ます。

　　　　　　　　　図-2

[直列回路と並列回路]

続きは、7月の「法規」と「工学」のページでお読み下さい。

前回は、直列回路についてのお話を致しました。
今回は、並列回路についてのお話です。

 （2）並列接続時の合成抵抗値

　　
　 前回の 直列接続の例のパイプで考えてみますとこ
     の場合は 、3  本のパイプを横に同時にくわえたと
　 考えられます。 勿論、口からの息は、漏れる事無
     く全て、3 本のパイプへ向かうとします。
　 この場合も それぞれのパイプに吹きこまれた息の
      量の合計と 各パイプから出てくる息の量の合計は
      、同じです。

　  電気回路で考えてみます 。電池から各抵抗へ流れ
      込む電流：I は、この回路図では3つの抵抗に電池
      の電圧:Vが掛かっていますので それぞれの抵抗値
      により 流れる電流が決まります。  (パイプの例で
      は、 電圧は パイプに吹き込む息の圧力です。3 本
　  のパイプ は  抵抗にあたります 。 そしてそれぞれ
      のパイプを通る息は、電流です。) 

　  それぞれの抵抗に流れる電流を I1、I2、I3 としま
      す。
　  そして、各抵抗の両端電圧は それぞれ電池に直接
      、繋がれていますので、電池の電圧と同じ V です。
   （ここがポイントです。直列回路の時は、どの抵抗
　 に流れる電流も同じでしたが、並列回路の場合は、
　 どの抵抗に掛かる電圧も同じです。）
　 よって、
　　　　　

　 1 行目の式は、各抵抗に流れる電流の合計が 左辺
     のI で、この I は、電池へ戻る電流でもあります。
　 2 行目は、各抵抗の両端電圧が V であり、それぞ
　 れの抵抗に流れる電流を求めています。
　黄色の枠から赤の枠への変化について 少し説明を
     加えておきます。 上から 3 行目の V の後を α とお
     きます。

　　　　　　　　　I = V・α
　　　　　　　Ｉ/Ｖ =α

　  式よりαの逆数が 抵抗である事が分かりますので

　　　　　　　　　Ｖ/Ｉ=1/α=R

　　　　R = 1/{ (1/R1) + (1/R2) + (1/R3) }


続きは、7月の「法規」と「工学」のページでお読み
下さい。

前々回の”交流の詳細” の最後で電圧と電流を表す式
と抵抗との関係から抵抗は、直流回路でも 交流回路
でも 定数としての役割のみで周波数には、関係しな
いと言うお話をしました。 もう一度式を書いておき
ますので復習として下さい。

　　　i = (1/R)・Vm・sin(ω・t + θ)
             = Im・sin(ω・t + θ)

抵抗は、交流回路でも直流回路でも 電流と電圧の間
の比例定数としての働きがありますが 直列回路と並
列回路では、どの様な振舞をするのか 観てみましょ
う。
今回のお話は、直列回路の 合成抵抗の考え方と求め
方です。

それでは、基本的な回路でその様子を観てみます。

（1）直列接続時の合成抵抗値
　　　
　　電池の電圧：V に抵抗  R1、R2、R3  が 直列に接
　　続されています。
　　そこに流れる電流：I は  図-1の場合、3本の抵抗
　　を合成した抵抗値 R 考えた時の  R により決まり
　　ます。

　　回路の左から 流入する電流と3つの抵抗を通って
　　出て来た電流の値は、同 じです。 (電池から流れ
         出る電流も電池に戻る電流も回路上のどの抵抗を
         流れる電流も同じ値になります。直列回路では、
　     ”電流は、何処でも同じ”この点が一番重要です。)
　     覚え方としては、愛 ( I )は、変わらず。 と覚えま
         す。（並列回路では、違います。）

　     この事を中が詰まっているパイプに息を吹き込む
         場合を例にしてみます。
　     3本のパイをつないで息を吹き込みます。
　     中が詰まっていますので息を吹き込む事が 出来ま
         せんのでパイプの反対側から息は出てきません。

次回は、抵抗の 直列接続と 並列接続のお話を致します
。

 

    です。Rに値を入れてみます。R ＝10 [Ω]として
    みますと

　　　V＝｛10/（1＋10）｝x 10
              ≒9.1　              [V]                (1)

     次にR = 1000[Ω] にしてみます。

　　　V= [10/(1+1000)} x 1000
             ≒ 10                    [V]              (2)
　
　 r を小さくしていきますとRの値によらずにV≒  
　10 [V] になります。

　　　E≒V = I・R                [V]           （3）

      (3)式より I = V/R　となりますので、Iは、
　  Rに反比例する事が分かります。
　  これが、オームの法則の意味です。

次回は、抵抗の 直列接続と 並列接続のお話を致し
ます。
 

続きは、7月の「法規」と「工学」のページでお読み下さい。