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質の違うものの接触がエネルギーを放出するという真実(6)

Vol.13-18

2025年08月08日

質の違うものの接触がエネルギーを放出するという真実(6)

質の違うものの接触がエネルギーを放出するという真実(6)

異質なものを接触させるという真実とその表現の例2

次に「質の違うものの接触」の2番目の例として、専門的になるのだが、電気のキャパシタの接触を取り上げる。
もともと独立していた蓄えた電荷の違うキャパシタ2つを合体させるとエネルギーを放出して、元のエネルギーを失う。
以下に、放出なしの合体ができないことを示す。

電気を使って質の差がエネルギーを放出することを表現してみよう。
専門的になるので、ここは飛ばし読みして結論のみを認識してもらうだけでいい。
図2-4はキャパシタCが電荷Qを蓄えているときのエネルギー大きさEを表す。

図2-4 電荷が溜まったキャパシタ

図2-5は容量が同じ二つの電気キャパシタCが2個あり、それぞれに異なる電荷3Qと1Qが蓄えられていて独立してあることを示す。Qは熱力学では熱エネルギーの記号だったがここでは、電荷の量を表す記号である。
電荷量が違うので、キャパシタ1と2の電圧という性質が異なっているキャパシタがあることを示す。
独立してあるときの、キャパシタ1,2のそれぞれのエネルギーを計算できる。

図2-5 孤立して存在するキャパシタ1と2

孤立しているときの全体エネルギー(2つのキャパシタがもつエネルギーの和)は 
E1+E2=10/2・Q2/C
と計算される。

次回は、キャパシタ1と2が合体するとエネルギーを放出して失うことを示す。

[ Author : Y. F. ]

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