HOME 教育状況公表 令和4年5月28日
⇒#37@物理量;

静電容量

【物理量】静電容量⇒#37@物理量;
静電容量 C / F

静電容量の大綱となる 物理量は、静電容量です。

キャパシタンス C 〔F〕、電気容量などと呼ばれることもあります。単位はファラデー1)にちなんでファラッド。

静電容量 C 〔F〕＝一定の電流 I 〔A〕×一定の時間 t 〔s〕÷到達した電圧 V 〔V〕

静電容量 C 〔F〕＝たまっている電気量 Q 〔C〕÷そのときの電圧 V 〔V〕

静電容量 C 〔F〕＝電気二重層容量 Cd 〔F/m²〕×電極面積 A 〔m²〕

リアクタンス X 〔Ω〕＝―１÷（角周波数 ω 〔〕×静電容量 C 〔F〕）

誘電率 ε 〔F/m〕＝セル定数 a 〔1/m〕×キャパシタンス C 〔F〕

サイクリックボルタモグラム2)では静電容量は電位掃引速度 ν 〔V/s〕に比例します。

静電容量を利用する電子デバイスをキャパシタ（コンデンサ）3)と呼びます。

電圧 V 〔V〕＝電気抵抗 R 〔Ω〕（※レジスタンス）×電流 I 〔A〕

電圧 V 〔V〕＝インダクタンス L 〔H〕×電流微分

電圧 V 〔V〕＝電気量 Q 〔C〕（※電流 I 〔A〕の積分）÷静電容量 C 〔F〕（※キャパシタンス）

【関連書籍】4)

【製品】コンデンサ

【測定装置】20130419検討中には、LCRメータ(ZM 2355,NF回路設計ブロック)を用いたLCRメータ5)。

表 インピーダンスに出てくる諸元
表現関連する物理量
インピーダンス

電気抵抗 R 〔Ω〕、リアクタンス X 〔Ω〕
アドミタンス

コンダクタンス G 〔S〕、サセプタンス B 〔S〕

電気抵抗

R

静電容量
インダクタンス

表 電気にまつわる量
電圧
電流
電気量
電気抵抗
静電容量
インダクタンス
コンダクタンス
コンデンサ
LCRメータ

静電容量を求める計算式

静電容量の細目となる 物理量

静電容量を使うプロット

化学種 の静電容量

    材料 の静電容量

    表材料
    id材料数値/F数値

    物理は自然を測る学問。物理を使えば、 いつでも、 どこでも、みんな同じように測れます。 その基本となるのが 量と 単位で、その比を数で表します。 量にならない 性状 も、序列で表すことができます。

    物理量は単位の倍数であり、数値と 単位の積として表されます。

    量と 量との関係は、 式で表すことができ、 数式で示されます。 単位が変わっても 量は変わりません。 自然科学では数式に 単位をつけません。 そのような数式では、数式の記号がそのまま物理量の量を表す方程式を量方程式と言います。

    逆に数式の記号が数値を表す方程式を数値方程式と言います。 数値方程式では、記号の単位を示す必要があります。

    表   1 .   基礎物理定数
    物理量 記号 数値 単位
    真空の透磁率 permeability of vacuum μ 0 4π ×10-2 NA-2
    真空中の光速度 speed of light in vacuum c , c 0 299792458 ms-1
    真空の誘電率 permittivity of vacuum ε = 1/ μ 0 c 2 8.854187817...×10-12 Fm-1
    電気素量 elementary charge e 1.602176634×10-19 C
    プランク定数 Planck constant h 6.62607015×10-34 J·s
    アボガドロ定数 Avogadro constant N A 6.02214086×1023 mol−1
    ファラデー定数 Faraday constant F 9.64853399(24)×104 C/mol
    ボーア半径 Bohr radius a0 5.2917720859(36)×10-11 m
    ボルツマン定数 Boltzmann constant kB 1.380649×10-23 J·K−1
    水の三重点 triple point of water Ttp(H2O) 273.15 K
    物理量 数式 01エネ化 化学で使われる量・単位・記号 1 )

    水

    物理量のテーブルを参照しています。 性状

    量を単位と数の積であらわすことができたらラッキーです。 客観的な数を誰でも測定できるからです。 数を数字（文字）で表記したものが数値です。 数値は測定誤差ばかりでなく丸め誤差も含まれます。

    だから0.1と表現されれば、 誰でも客観的な手段で、有効数字小数点以下１桁まで測定できることを意味します。

    では、単位と数値を持たなければ量的な議論ができないのかと言えばそんなことはありません。

    たとえば「イオン化傾向」というのがあります。 酸化還元電位ととても関係がありまが同じではありません。 酸化還元電位は単位と数の積で表現できます。 でもイオン化傾向、それぞれに数はありません。

    でもイオン化傾向が主観的なのかといえば、そうではなくかなり客観的なものです。 数がわかっていなくても順位がわかっているという場合もあるのです。 こういう特性を序列と読んだりします。 イオン化傾向 や摩擦帯電列は序列なのです。 余談ですが、序列も最尤推定可能で、スピアマンの順位相関分析が有名です。

    単位までとはいかなくても、その量の意味を表現することを次元と言います。 イオン化傾向と 酸化還元電位は同じ意味ではありませんが、 イオン化傾向の序列になっている次元と酸化還元電位の単位の次元が同じということはできそうです。

    議論の途中で次元を意識することは、考察の助けになります。 そんなわけで仮に単位を定めてみることはとても大切です。

    長さ 質量 時間 電流 温度 光度 物質量
    図   1 .  基本単位の標準
    表   2 .  基本単位 と 物理量
    量名単位定義
    📏 長さ m メートル（記号はm）は長さのSI単位であり、 真空中の光の速さc を単位 m s-1で表したときに、 その数値を299 792 458と定めることによって定義される。 ここで、秒は セシウム 周波数∆νCsによって定義される
    💪⚖ 質量 kg キログラム（記号はkg）は、 プランク定数 hを単位J s（kg m2 s−1 に等しい）で表したときに、その数値を6.626 070 15 × 10−34 と定めることによって定義される。ここで、メートルおよび秒は光の速さc および セシウム周波数∆νCs に関連して定義される。
    ⏱ 時間 s 秒は、 セシウム 133 の原子の基底状態の二つの超微細構造準位の間の遷移に対応する放射の周期の9 192 631 770 倍の継続時間である
    ⚡ 電流 A アンペア（記号は A）は、電流の SI 単位であり、電気素量 e を単位 C（A s に等しい）で表したときに、 その数値を 1.602 176 634 × 10-19 と定めることによって定義される。ここで、秒は ∆νCs によって定義される。
    🔥 🌡 温度 K ボルツマン定数 kを単位J K-1(kg m2 s-2 K-1に等しい）で表わしたときに、その数値を1.380 649×10-23と定めることによって定義される
    🌟 光度 cd カンデラ（記号はcd）は、所定の方向における光度のSI単位であり、周波数540 × 1012 Hzの単色放射の視感効果度Kcdを683 lm W -1と定めることにより定義される。
    🧪 物質量 mol モル（記号は mol）は、物質量のSI単位であり、1モルには、厳密に6.022 140 76 × 1023 の要素粒子が含まれる。 この数は、アボガドロ定数 NA を単位 mol–1 で表したときの数値であり、アボガドロ数と呼ばれる。系の物質量（記号は n）は、特定された要素粒子の数の尺度である。要素粒子は、 原子、 分子、イオン、電子、その他の粒子、あるいは、粒子の集合体のいずれであってもよい。
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