実験 コンデンサーの接続と放電

●目 的
 コンデンサーに充電および放電をおこない,その特性を調べる。また接続方法によって,充電される電気量がどのように変化するか調べる。

●準 備
 コンデンサー2個(1F,耐電圧5.5V),電流計2個,豆電球2個,スイッチ2個,単1乾電池3個,電池ホルダー(大,小),リード線,ストップウォッチ

●方 法
(1)図のように配線する。コンデンサーには極性があるのでプラスマイナスに注意。

(2)乾電池は1個にし,コンデンサーも1個を接続する。
(3)最初にコンデンサーが充電されていないことを確認してから,充電側のスイッチをいれる。
(4)電流計の針がほぼ0を指したら充電終了。
(5)次に放電側のスイッチを入れると同時に,ストップウォッチで時間を計測する。針が最小目盛を通過したときまでの時間を記録する。
(6)同様にもう一度(3)から(5)をくり返し,データを複数回取り,その平均をレポートに記入する。
(7)乾電池を2個にして,同様の実験を複数回おこなう。
(8)コンデンサーを並列に2個接続し,乾電池1個および乾電池2個の実験をおこなう。
(9)今度は,コンデンサーを直列に2個接続し,乾電池1個および乾電池2個の実験をおこなう。

●考察
(1)コンデンサーの直列接続・並列接続の公式の確認
 「同じ容量のコンデンサーを2個並列に接続すると,容量は2倍になり,直列に接続すると,容量は半分になる」ということが理解できたかどうか。
(2)充電や放電に要する時間と電気容量(合成容量)の関係
(3)スイッチを入れた瞬間の豆電球の明るさと電圧の関係
(4)電流が流れていても豆電球は点灯していないときがある。それはなぜか。
(5)充電するとき,スイッチを入れた瞬間の回路を,等価回路として描け。
(6)充電していて,十分時間が経過したときの回路を,等価回路として描け。


参考文献 井上賢:コンデンサーの電気容量をカウントする授業,物理教育,47-5(1999)p242

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