電位

ボルタは、従来から使われていた検電器を改良し、さまざまな実験をとおして、電位の概念を導き出しました。さらに実験を重ねていくなかで、電気量の概念が明確になり、コンデンサの理論の構築へとつながっていきました。ここでは、ボルタがどのような実験をしてコンデンサの理論へ到達したのかについて説明します。

Q=CVとは、ボルタによって発見された電荷と電位の関係です。そう、ボルタとは、化学電池を世界で初めて作ったとされる科学者です。今回は、この関係が発見された当時の時代背景と、電位の概念が誕生するまでを説明します。

前回の記事では、真空中の静電エネルギーを電場と電位により表現しました。ここでは、静電エネルギーを電場のみによる表現へと変えていきます。

記事では、静電エネルギーは電場が持つことを示しました。しかし、式を導出する過程では、さまざまな式を変形したり代入したりしており、ただ式をこねくり回しただけ、との感じもします。そこで、今回は、電荷間の静電エネルギーが、電場が持つ形になるまでを、順を追っていきます。

コンデンサの静電エネルギーの式U=1/2CV^2は、コンデンサと同様に単独導体にも適用できます。これは、単独導体と電位ゼロの無限遠の間での電荷を運ぶ仕事を考えることで理解できます。ここでは、この仕事を実際に計算により確かめます。