回答
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もうすぐ(来週あたり？)コンデンサについてのノートを出そうと思っているので、よかったらフォローしておいてください
お心遣い痛み入ります。では、お言葉に甘えて、参考にさせていただきます。
「電池によって電位差ができる」というくだりについては、そもそも電池が、「電位差を一定に保つような仕事をする装置」だと考えてもらって結構です。そもそも受験の物理では電池というより、起電力という表記が一般的なはず。電池といういわばケミカルな要素を物理に取り入れず、起電力という一種の都合いい装置というのを取り入れたと思ってください。
「電池によって電位差ができる」というくだりについては、そもそも電池が、「電位差を一定に保つような仕事をする装置」だと考えてもらって結構です。そもそも受験の物理では電池というより、起電力という表記が一般的なはず。電池といういわばケミカルな要素を物理に取り入れず、起電力という一種の都合いい装置というのを取り入れたと思ってください。
そうでしたか、そのような背景は存じておりませんでした。陳腐な表現で申し訳ありませんが、有難うございます。
一応わたくしの認識ですと、電池とは、極板に、単体であるより陽イオンである方が安定な物質と、陽イオンであるより単体である方が安定な物質を用いて、これらの物質の利害が一致した結果、うまく電子の授受が行われる装置だと認識していますが、それでよろしいですか？そして、その安定化の際に放出されるエネルギーがいわゆる電池による仕事だと愚考いたしますがそれで正しかったでしょうか？
ケミカルなことについてはあまり詳しくないけど、安定化の際に放出されるエネルギーが仕事になるというのは語弊があるんじゃないかな。電荷に対してどういう力が加わるかってのが仕事を考える上で根本的なことなんで。
そうでしたか。てっきり、物理では電池をとにかく電位差を無理やり作る装置と仮定しているため、その電位差分だけ電荷を持ち上げる際の仕事としてモデリングしているだけだと思っていました。つまり、いわゆる化学エネルギーの放出をモデリングしただけかと浅はかにも考えてしまいました。そうではないとすると、この仕事は一体何によって生じると考えるのが妥当でしょうか？
質問者さんの言う通り、電場は電荷から等方一様に球面に直交する形で湧き出ることは間違いありません。
電荷が溜まった極板間について見れば、極板の表面に電荷が分布しているので、その電荷により電場が生じます。２つの極板間に垂直な電場が生じているのは教科書等でご承知とは思いますが、これは極板が無限に広いとみなせる場合に近似的に得られるものです。無論、現実では極板の端っこでは電場の向きは多少丸みを帯びています。それを無視していることに気をつけてください。
度重なるご回答、痛み入ります。
とすると、溜まった電荷によって電場が生じるということになりますが、そうすると電荷が溜まるには電場が必要ないということになります。しかしながら、電場がないとは即ち回路として成立していないことになり電流が0ということになります。すると、Q=Idtですから、電荷がたまらないことになります。逆に電場が生じるためには電荷が必要ですが、電荷がないので電場が生じないことになるかと思われます。とすると、コンデンサーには電荷もたまらず電場も生じないという結論に至ってしまうかと愚考いたします。
電荷が溜まるために電場が必要なわけではないというところまでは結構です。しかし、電場がないことが回路として成立しないという考えには誤りがあります。
なるほど。至らぬ点が多く心苦しいばかりです。では、回路の成立の条件を教えていただけないでしょうか。
そもそも導体内に電荷が溜まっている状態のとき、コンデンサーが形成されているというんやで。
あ、これは失敬。失念しておりました。コンデンサーの定義云々の話をしたいわけではありません。極板間に電荷が溜まる理由を聞きたいのです。
極板に何も回路が繋がっていないときは、電荷を定常状態に保持するために何かしらの力が必要になる。つまり、何かしらの力によって電荷が溜められた。
回路が繋がっているときは、回路に起電力があれば、その仕事により、定常状態になるまで電荷が溜まってゆく。
それは極板を繋いだ瞬間に極板間に電場が生じるという前提ですが、それでよろしいですか？
もしそうだとすると、その電場は一体何によって生じますか？
3時間ほどずっと考えていますが、唯一可能性があるのは、電池によって生じた電位差が極板間に反映されて、(どう反映されるのかは全くわかりませんが)その結果、極板間の距離の差で電位差を割った分の電場が生じるというものです。しかし、電場とは、等方一様な空間にqの電荷を持った粒子が存在する時、それを中心として同心円状に広がる円に対して直交する方向に対して力を及ぼそうとする空間の性質のことだと愚考します。これはこの定義が誤っているのでしょうか。
無論、V=∮Edxというのは知っていますが、これは、EによってVが生じるという因果律であり、VによってEが生じるということには必ずしもならないかと愚考いたします。
いや、Vの定義は、単位電荷あたりの静電気力によるPotential Energyであり、静電気力とは、電場から受ける力のことですから、電位差の発生と電場の発生は原理的には同じことと考えるべきでしょうか。
質問者さんが「無論〜」からで述べていることでよろしいです。
教えていただき有難うございます。
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やはり東大を志望されていた方でしたか。薄々感じてはいました笑
至らぬ点が多く忸怩たる思いです。また僕のような小生に根気強く付き合っていただき感謝に堪えません。東大受験、これを糧として一所懸命励ませていただきます。ではおやすみなさい。