
スイッチを入れた直後を考えましょう。
スイッチを入れますと、電池はポンプの様に電子の汲み上げを行います。
つまり上の金属板から電子を吸い取って、下の金属板に送り込みます。
ですから、金属板にはそれぞれ、+qと−qの電荷がたまります。
その結果、コンデンサに電圧Vが発生します。(q=CVが成立します)
今、スイッチを入れた一瞬後を考えていますので、qはほんのわずかな値です。 ですから、Vも非常に小さな値です。つまり、E>Vが成立していると考えて下さい。
また、電荷の移動が起きますから、電流Iが流れたともいえますね。
さて、このまま、様子を観察しましょう。
蓄えられた電荷qは、だんだん増えてきます。ですから、コンデンサの持つ電圧は次第に上がってきます。
となると、電池とコンデンサの電位差(E−V)は、だんだん小さくなってきますね。
川の流れで説明しましたように、要するに大事なのは「電位差」なんですよ。その電位差がだんだん小さくなってくる訳ですね。
ですから次第に電荷の移動(電流)は小さくなってきて、E=Vとなると、充電が終わります。その後、電池をいくらつないでいても、電荷は増えません。
つまりqは、Q=CEで求まるQに達した時点(Q=q)で、充電が終了する訳です。(この時、V=Eになります)
ですから、
が成り立つ訳です。
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