SonofSamlawのブログ

うひょひょ

コンデンサの問題

ライター:misao007009さん(最終更新日時:1時間以内)投稿日:24時間前

コンデンサの問題である

 

■質問

https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q10176214750

以下の質問を何回か投稿しましたが、回答が来ません。なぜでしょう?

『平行平板コンデンサーについて。
二枚の平行に向き合った極板A、B(面積S、距離はある程度離れている、真空の誘電率をεとする)の表面電荷をそれぞれAの上面、下面、Bの上面、下面の順にq1,q2,q3,q4とします。このときのこれら四つの電荷の関係を求めなさい。また、Bをアースした時、電荷の条件はどうなるか答えなさい。

この問いの解答を示して下さい。図で解答していただいても構いません。
解答は、なるべく多くの方のものを見たいと思います。
よろしくお願いします。』

 

 

■回答


Aない電界=0から、
q1-q2-q3-q4=0
B内電界=0から、
q1+q2+q3-q4=0


Bをアースするとは、Bの厚さを無限にすることです。
すると、Bの下面のq4は無限の端にいってしまいますから、
q4=0
になります。したがって、
q1-q2-q3=0
q1+q2+q3=0

 

から、
q1=q4
q2=-q3

 

ご回答ありがとうございます。
Bをアースするとは、Bの厚さを無限にすることです。
とありますが、この説明ではBの極板面のうちAに向いている方などでアースした場合、曖昧な議論になりませんか?
私は平行平板コンデンサーが一般にどのように教えられているのかを知りたくてこの質問をさせていただきました。
アースの部分では
アースすることにより極板と地球との電位差が0になるゆえ、極板と地球との間の電場の大きさも0であるから、
q1/εS=0
とすれば、曖昧な議論をすることなくアースすることの意味を理解できるのではないですか?
また、
Aない電界=0から、
q1-q2-q3-q4=0
の部分は、いきなりこの式を提示されても根拠がありませんよね?式を端折ってしまっています。

 

ーーーーーーー
Aない電界=0から、
q1-q2-q3-q4=0
の部分は、いきなりこの式を提示されても根拠がありませんよね?式を端折ってしまっています。
ーーーーーーー
各qからは左右に電界がでますから、各点の電界はそれぞれによる電界の和になります。方向を考え、A,B内で電界=0になるような条件です。

 

まず、初めの問題
これでいいですよね。
q1、q2、q3、q4があるとすれば、どのような条件なのか?
導体中は電界がないので、電荷は端面だけである。

    

次に、大きな金属につなげる。
この場合、A,B,C,Eでは電界=0だから、
q4=q5=0
になります。

     

上のbは、下図cと同じです。

     

そしてcは、下のdとも同じです。
dでも、B,E,Cでは、電界=0なので、
q4=q5=0
出なければなりません。
Fの電界は=0ではなく、Bの電界は=0なので、
q3は=0にはなりません。
つまり、このdはcと同じなんです。

     

 つまり、Bをせっちするということは図eのようなことになり、q4は無限遠点にあるので影響を無視できるということです。

 

 

 

 

 Bを接地する、という意味は、
q4=0
にし、
大地(無限大導体)
に移動した電荷による影響は無視する、ということですね。