ブログ 154 静電気の電界 V=El と E=D/ε 電験3種 理論㉓

H21 Q17

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静電気の電界の強さと誘電体の話です。

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ウエハース状のコンデンサの絵が出てきて

  • 上部は、比誘電率 ε1=1、厚みは4mm
  • 中部は、比誘電率 ε2=4、厚みは4mm
  • 下部は、比誘電率 ε1=1、厚みは2mm

とかの条件で。。

面積は同じで、直列に繋がれている。

 

電極間の電界の強さ E(kV/mm)のおおよその分布図を示す図として正しいのはどれか?

 

こんな問題なんですけど。。

何度も、何度もコンセプトが理解できなくて 間違えました。

  • 真ん中の物質の比誘電率が他のより4倍良いんです。
  • だから電界も4倍になるのかな~。。。と思ったら負けです。
  • E=D/ε ですので。。 4倍になると 電界は1/4

なんで?? って思いますけど

じゃ、なんで比誘電率の良い物質をコンデンサの中に敢えて入れるの??

って疑問におもえますけど。。

入れる事で、電圧抑制とかになるんだと思います。

  • V=EL ですので。。

 

そしてなぜ、電界の強さは誘電率に反比例するのかを考えると。。
  • 極端に言うと。。導線とか短絡とかしていたら電界の強さはほぼ無し。
  • 電位差も無くなってしまいますので。。
  • なので誘電率が高い → 電界の強さupでなくて → down
と。。考えると。。静電気やコンデンサでの誘電率 ε の理解が上がる
ん。。じゃないかな~ と思いました。
 
因みに 先ほどの公式 「 V=EL 」

E1=D/ε1

E2=D/4ε1

E3=D/ε1、 E1=E3

V=E1・4 + E2・4 + E3・2

*条件 E1=2kV/mm の時

V=2kV (4+2+1) =14 kV

と なりました