先ほどのポイントの授業で、 電池の仕事w は、
w=QV
で表されることを学びましたね。一方、 コンデンサーの静電エネルギーU は、
U=(1/2)QV
です。w-U=(1/2)QVとなり、エネルギーの収支が合いませんね。このエネルギーはどこに行ったのか、解説しましょう。

下の回路を見てください。起電力Eの電池、電気容量Cのコンデンサー、スイッチSからなる回路があります。スイッチを入れてコンデンサーを充電させた後、コンデンサーの極板間に、外力を加えて誘電体を入れる過程を考えましょう。

このとき 仕事 と エネルギー について2種類ずつ考えなければならないことに気づけますか？

まず、仕事は、 ①外力のする仕事W と ②電池のする仕事w です。 仕事の合計W(外力)+w(電池) が、エネルギーに相当しますね。

一方、エネルギーにも2種類あります。 ①コンデンサーが蓄える静電エネルギーΔU と ②導線などで発生する熱エネルギーH です。回路の中で正電荷が移動すると、電流が流れ、導線が熱くなります。 仕事は回路で生まれる熱に変わる こともあるのです。熱エネルギーは記号 H で表します。

仕事とエネルギーの関係から、
W+w=ΔU+H
が成り立ちます。仕事もエネルギーも2種類考えなければならないことをおさえておきましょう。