キャパシタのイメージはこれっ!

以前、インダクタを学ぶときの水車のイメージの話をしました。 今回はキャパシタです。 キャパシタもインダクタと同様、電気エネルギーを貯める能力を持っていますが、インダクタが電流を保持するのに対して、キャパシタは電荷を蓄積します。 キャパシタをイメージで把握するために、今回も水を使って理解することにしましょう。 

単位電荷⇒水の分子

電荷量(Q)⇒水の体積

電圧⇒水のポンプで作り出される水圧⇒容器の水の高さ(h)

キャパシタンス(C)⇒水容器の底面積(S)

と置き換えて考えるのです。

容器に水が溜まる量は、容器の底面積が大きければ大きいほど多くなり、また、水の高さ(ポンプが生み出す水の圧力)が高ければ高いほど多くなります。 つまり、容器の底面積と水の高さ(水に加えられた圧力で決まります)の積で決まるということですね。 

その水量は、S×h です。

今度は、これをキャパシタに置き換えます。 

キャパシタに溜まる電荷量は、キャパシタンスが大きければ大きいほど多くなり、キャパシタに印加される電圧が大きければ大きいほど多くなります。

つまり、キャパシタに溜まる電荷量は、キャパシタンス(容量C)とキャパシタンスに印加される電圧の積で決まります。

その電荷量は、Q=CV です。

ポンプで水圧を生み出し、水が溜まった状態を作った後、ポンプを止めるとどうなるでしょうか。

容器内の水が流れ出します。

これと同じように、キャパシタに電圧をかけて、電荷が溜まった状態を作った後、電圧印加を止めたらどうなるでしょうか。

キャパシタの電荷が外に流れ出します。

このように、単位電荷を水の分子に置き換えてイメージを掴むと実感を伴って分かりやすくなるものです。