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コンデンサの性質

実験室

今週の実験

「コンデンサに電荷を蓄える過程を実験します。」
コンデンサCに電荷が貯まる過程、電荷流失する過程を観察しコンデンサの性質を確認します。

実験方法
1、図のとおりにC1(100μF)と抵抗R(100KΩ)とプッシュスイッチ2つを配線します。

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2、コンデンサC1に電圧計V1を接続しC1にかかる電圧を観測します。
3、初めにプッシュスイッチ②を押し、C1の電圧をV1=0Vにします。
4、スイッチ①を押すと抵抗Rを通りC1に電荷が溜り電圧計の表示が5Vに近づいていくことを観測します。
5、プッシュスイッチ②を押し、電荷が流出しC1にかかる電圧が0Vに向かいます。
6、Rの抵抗を10KΩ、1kΩに変更、、またはコンデンサを10μF、1μFに変更した時にどのような動作の変化があるか確認します。
7、電圧値を5Vにしプッシュスイッチ①②を押さない間の電圧値を観測します。

実験結果

6,CRの電圧変化の違いを表に示します。

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7,電圧に変化はおきませんでした。
考察

電荷が蓄えられえる速さはCRの積で決まります。
実験結果6で行ったCRの組み合わせの算出結果を表に示します。

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また実験結果7では「電圧に変化はおきない。」との結果でしたが、実は少しずつ電圧が低下していきます。
それは、電圧計とコンデンサから電荷が流出する為です。
Cを5Vにし、電圧計を外して、しばらく経ってから電圧を測定することによって、電荷の流出がされているかの確認できます。

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[今週の実験部材]

プッシュスイッチ

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押しボタン(おしボタン、push-button)は、押すことでスイッチを開閉する部品。押しボタンスイッチ。
プッシュボタン。押釦。押している間だけスイッチがオンになる自動復帰型スイッチと、
押すたびにオンとオフが反転する位置保持型スイッチがあります。
より複雑な動作(押し初めだけオンになるなど)をするかのようなボタンもありますが、
そういうものもほとんどはこの2種類のいずれかと電気回路との組み合わせで実現されています。

通常状態では、接点が開いているので接続端子間は導通しません(電気を通さない)が、ボタンを押している間は、
可動接点と固定接点がくっつき、接続端子間は導通させるような接点を常時開(Normal Open)の
頭文字をとりNO接点又はa接点(arbit contact)といいます。
逆に通常状態では接点が閉じており接続端子間は導通します。
ボタンを押している間は、可動接点と固定接点が離れ、接続端子間は導通しません。
このような接点を常時閉(Normal Close)の頭文字をとりNC接点又はb接点(breakt contact)といいます。

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