理論静電気・電磁気静電気・電界・コンデンサ★★★☆☆
コンデンサの充放電とエネルギー保存
概要
コンデンサに蓄えられる静電エネルギーの公式と、複数コンデンサの接続時における電荷保存・エネルギー収支の考え方を扱う。並列接続時の電圧変化やRLC回路での放電時のエネルギー消費を理解するために必要な基礎知識。
📖用語
静電エネルギー：コンデンサに電荷が蓄積されることで生じるエネルギー。W = 12CV2 で表される。
電荷保存則：孤立した系では電荷の総量が変化しないという法則。コンデンサの並列接続時の電圧計算に使う。
RLC回路：抵抗（R）・コイル（L）・コンデンサ（C）を含む電気回路の総称。
エネルギー保存則：エネルギーの総量は変化せず，形態のみが変わるという法則。放電時はコンデンサの静電エネルギーがすべて抵抗で熱として消費される。
コンデンサに蓄えられる静電エネルギー：W = 12 × C × V2
📐基本公式：並列接続時の電荷保存則
複数のコンデンサを並列接続すると，電荷が再分配される。
電荷保存則：Q = C1 × V1 + C2 × V2（接続前）= (C1 + C2) × V'（接続後）
接続後の電圧：V' = QC1 + C2
📐基本公式：RLC回路の放電エネルギー
コンデンサが完全放電するとき，初期エネルギーはすべて抵抗で消費される（エネルギー保存則）：
WR = 12 × C × V2
コイルや抵抗の値によらず，消費エネルギーは初期静電エネルギーに等しい。
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