電磁気学
コンデンサーと電気容量
平行板コンデンサを調べます。面積・極板間隔・電圧を変えて極板間の電場を測り、、、蓄積エネルギー を確かめます。
⚠ このシミュレーションは低電圧ですが、実際のコンデンサは電源を切った後も危険な電荷を保持し得ます。触れる前に必ず抵抗を通して放電してください。
器具
- 仮想平行板コンデンサと電圧源
- 板面積・板間隔・電圧のスライダー
- 電場とエネルギーの読み取り表示
手順
電圧・間隔に対する電場を測る
「板面積」を固定し、「電圧」を上げて読み取り欄の電場を読みます —— を確認。次に U を固定して「板間隔」を増やし、 が に反比例して下がるのを見ます。(U, d, E) の組を3つ記録します。
容量の式を検証
「板面積」「板間隔」を変えて容量が に従うのを見ます。A を2倍→C も2倍、d を2倍→C は半分。図1で電荷 が両板に蓄積する様子（板の電荷密度表示）を観察します。
蓄積エネルギーを計算
2つの電圧でエネルギーを読み取り、 を確認します。U を2倍→W は4倍。極板間に の誘電体を入れるとどうなるか（C は 倍に増加）を予測し、誘電体の節と結び付けます。
シミュレーション
実験の歴史
最初のコンデンサは「ライデン瓶」で、1745〜46年にエーヴァルト・ゲオルク・フォン・クライストとライデンのピーター・ファン・ミュッセンブルークが独立に作りました。内外を金属で覆ったガラス瓶で、驚くほどの電荷を蓄えました。ベンジャミン・フランクリンは電荷が水ではなくガラスに蓄えられることを示し、正負の電荷表記の基礎を築きました。
1837年マイケル・ファラデーは、極板間の誘電体が蓄電量を増やすことを示しました。この比は現在の誘電率で、単位ファラドは彼の名にちなみます。マクスウェルは変位電流 の概念を通じてコンデンサを場の方程式に組み込み、電磁波の存在を可能にする鍵となりました。