理論静電気・電磁気静電気・電界・コンデンサ★★★★☆
平行板コンデンサと静電容量
概要
平行板コンデンサの静電容量 C は、電極面積 S・電極間距離 d・誘電率(比誘電率 εr)によって決まる。C = ε0 × εr × Sd の公式を用いて、面積が大きいほど・距離が小さいほど・比誘電率が大きいほど静電容量が大きくなることを理解することが重要である。
📖用語
コンデンサ:電荷を蓄える素子。2枚の電極を向かい合わせた構造が基本形(平行板コンデンサ)。
静電容量(C):コンデンサが電荷を蓄える能力を表す量。C = QV で定義される。単位はファラッド [F]。
誘電率(ε):物質が電界をどれだけ弱めるかを表す量。真空の誘電率 ε0 と比誘電率 εr の積(ε = ε0 × εr)で表される。
比誘電率(εr):真空を基準(εr = 1)として物質の誘電率を表す無次元の比。値が大きいほど静電容量が増加する。
コンデンサとは電荷を蓄えるための素子で、平行板コンデンサはその基本形です。
静電容量とは
コンデンサに電圧 V [V] をかけたとき、蓄えられる電荷 Q [C] との比:
C = QV
静電容量 C が大きいほど、同じ電圧でより多くの電荷を蓄えられる。
📐平行板コンデンサの静電容量公式
C = ε0 × εr × Sd
•ε0:真空の誘電率(= 8.85 × 10-12 F/m、定数)
•εr:比誘電率(真空・空気 ≈ 1、誘電体を挿入すると > 1)
•S:電極の面積 [m2](向かい合う電極の重なり面積)
•d:電極間の距離 [m]
静電容量が大きくなる条件
•電極面積 S が大きいほど(S に比例)
•電極間距離 d が小さいほど(d に反比例)
•比誘電率 εr が大きいほど(εr に比例)

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