けいこ さんの書込 (2005/03/17(Thu) 21:43)

はじめまして，高校の物理をもう一度，解きなおしていますけいこと申します． ２点質問です．

?電位差計の問題で，ちょっとつまずいています． 抵抗線に検流計の端子を接して，電位差がなければ，電流が流れなくなり，その際の抵抗線の電圧と起電力が等しくなりますよね． 次に，その端子を抵抗線上を少し動かすことで，電位差が生じて，検流計に電流が流れるところまで，わかるのですが，その際の電流の向きは，高電位→低電位でいいんですか？ 回答を見てみると，低電位→高電位の向きになっていて，固まってしまっています．

けいこ さんのレス (2005/03/17(Thu) 21:54)

長々と，本当にすみません． ?コンデンサーの問題です． これも電流の向きについてです． 電流→ −−−抵抗１−−−−−−抵抗２−−−− ｌｌ ｌｌ −コンデンサー− ここで，十分に電圧をかけて，コンデンサーも充電され，すると抵抗に電流が流れますよね．その後，電池を外したとき，コンデンサーの電荷が放電して，抵抗２に電流が流れますよね．そのとき，コンデンサーと抵抗２に流れる電流の向きは，コンデンサーの左にプラスの電荷，右にマイナスの電荷なので，コンデンサーには右向きの電流で，抵抗２は左向きの電流ですか？これも回答が逆になっていて，混乱中です．お願いいたします．

やっさん さんのレス (2005/03/17(Thu) 23:25)

けいこさん，はじめまして!! ?について 電流の向きは高電位から低電位の方向で合っているはずです．電位をどの点を基準にとっているか，や電流ではなく"電子"の流れではないか見てみてください．こちらは現象がつかみにくいので自信はありません．(日本語だけで現象を記述するのって難しいですよね)

?について 少し図はずれてしまっていますか?コンデンサーに並列な部分に電圧降下を起こすもの(例えば抵抗)がないとコンデンサーには電圧がかからないので電荷はたまらないはずです． また， ＞コンデンサーには右向きの電流で と言う記述なのですがコンデンサーにおいては各極板間は完全に絶縁されているので電流は流れません(真空放電されれば別です)もしそういった意味で用いたのでなければすいません

けいこ さんのレス (2005/03/18(Fri) 19:51)

?についてですが，電流で間違いありませんでした． でも，高電位→低電位に電流が流れるのは間違いないと分かっただけで，良かったです．

?については，図がずれてしまいました． 抵抗２とコンデンサーは並列です． やっさんがおっしゃっている通りで，真空放電ですよね．すみません，表現が曖昧で・・・． それで，コンデンサーの真空放電では，抵抗２に電流が流れますよね・・・ その際，下の回路で，コンデンサーの右に＋Ｑ，左に−Ｑがあり，電界の向きが右向きなので，反時計周りに流れるので，間違いはないでしょうか？これも，回答が逆で困ってます． −−−−抵抗２−−−−− ｌｌ ｌｌ −−−コンデンサー−−−

やっさん さんのレス (2005/03/19(Sat) 02:51)

念のため用語の解説をしますと 真空放電とは空気で絶縁された(物理的に接していない)物体同士に高電圧を掛けていった際に空気中を電荷が移動することにより接していないにもかかわらず２物体間が通電する現象のことを言います．自然界で見られる現象としては雷や冬場，金属触れる直前にパチッと来るあの現象などです．

ということで大抵(ほぼ例外なし)はコンデンサーが入っている回路の問題では不導体(電荷を通さない物質)として扱いますので電流は流れません．但しコンデンサーは名前どおり電荷を溜めるパーツなので電荷が溜まっていく際に瞬間的に溜まる電荷分の電荷の移動が起こるためその瞬間を指して電流が流れると表現することもあります．推察するとこの問題の電流はその瞬間的な電流をあらわしていると思われます．(文章から『もしかしたら勘違いをされているかな?』と思ったので書いた次第です．もし勘違いでなければ大変失礼しました)

さて，本題なのですが，抵抗２とコンデンサー以外の位置関係は最初に書き込みなされたときと一緒でよろしいのでしょうか?その前提の下解説させていただきますと

まず，回路全体(抵抗１，抵抗２，コンデンサーの事)では電流が右に流れていることから回路全体としては左が高電位であることがわかります 右向きの電流が流れていますと 分の電位降下が抵抗２において起こります．これは逆に抵抗２の左右では右より左の方が 分電位が高いと見ることも出来ます．そしてその抵抗２にかかる電位差でコンデンサーが充電されることになります． そして，回路全体にかかっている電圧が取り除かれると(電池を外すと)抵抗２に流れる電流が非常に短時間の間に急激に減少し，抵抗２の左右での電位差が小さく(抵抗２の両端の電位差は電流に比例することに注意)なることによりその瞬間瞬間での電位差でコンデンサーに充電されうる量(に向かって)にいたるまでコンデンサーから電流が流れます． その際，最終的には両端の電位差が０に至る(コンデンサーに溜まっている電荷も０)までコンデンサーの両端に電荷の移動が起こります．最初，コンデンサーの左の極板は正に帯電していたのに最終的には帯電していない状況になるわけですから電流は時計回りに流れた(電子は反時計回りに流れた)ことになります．

といった感じになります．出来るだけ細かくかきましたがどの段階かで何かわからなかったこと(又は僕が勘違いしていること)があればまた質問してください． 以上かなりの長文失礼しました．

どうでも良いのですが，真空放電に関したちょっとした小ネタを… 昔，親父から聞いたのですが，空気より抵抗率が多きい絶縁体(樹脂など)の両端に導線をつなぎ高電位を掛けていくと電流はその表面を走るそうです． 確かに最短ルートは表面なはずなんで『言われてみればそりゃそうか』と物理を習ってから(結構)しばらくしてから変に感心してしまいました． いつやった実験なのか考えてみれば不思議です(私の父は機械工学科です)

けいこ さんのレス (2005/03/19(Sat) 14:10)

やっさんさん，ありがとうございます． 問題でも，「電池を取り除いた瞬間」ときちんと書いてありました． ついでに，私は，電気量の保存を考えていました・・・（恥） 「瞬間」なので，抵抗２にながれる電流の瞬間的な減少による電位降下（iR2→０ｖ）による，コンデンサーの充電（Ｑ＝ＣＶ→０ｃ）があったのですね． そうなると，コンデンサーの両端では，抵抗2による電位降下の変化があるので，その間，コンデンサーは充電（実際には，両端の電荷が０になるまで）が起こるんですね． すごく，納得です！これで考え方はよろしいでしょうか？

物理学科を卒業した私（♀）ですが，卒業してまる4年，高校レベルの物理に全然触れておらず，いろいろ本の整理をしていたら，高校時代のよく解いた副教本を見つけて，解いています． 段々，面白くなって毎日２０問ずつ解いて，「あぁ，あったねぇ．こういう問題！！」と，日々楽しくてワクワクしています．

やっさんさん，ありがとうございました． また，つまずいたらお邪魔させていただいてもよろしいでしょうか？ よろしくお願いいたします．

やっさん さんのレス (2005/03/19(Sat) 22:28)

＞そうなると，コンデンサーの両端では，抵抗2による電位降下の変化があるので， ＞その間，コンデンサーは充電（実際には，両端の電荷が０になるまで）が起こるんですね．

充電→放電かと思います(多分打ち間違えですね．念のためです) ここら辺の用語って意外と定義が曖昧になってしまいますよね(僕も例外ではありません)注意注意…

＞高校レベルの物理に全然触れておらず 大学入試の問題って一癖ありますよね〜そこがまた面白くもあります

またお気軽に質問してください!!