物理
高校生
解決済み

コイルは変化を嫌うから、最初の方は電流がセロでそれからマイナスの方に流れていくから答えはなんとなく③かなとわかったのですが、模範解答の意味がわかりません。模範解答はコンデンサーのQをtで微分してその関数が答えとしています。ならその関数はコンデンサーの電流の関数となってしまいませんか?
なぜコイルの電流と言えるのでしょうか?

B 電気量Q。と -Q。の電荷がそれぞれの極板に帯電した電気容量がCのコンデ ンサーと自己インダクタンスがLのコイルを用いて,図2のような回路を組んだ。 はじめ,スイッチSは開いている。 T - L Q- Bo 0oJut 図 2 de- ーwajimwt 問4 スイッチSを閉じると電気振動がおこった。スイッチを閉じた時刻をt= 0としたとき,コイルを流れる電流Iの時間変化の様子を表すグラフとして 最も適当なものを, 次の①~④のうちから一つ選べ。ただし, 図2の矢印 の向きを電流Iの正の向きとする。 13 ○IY 0 T T - 1o1 I- t T rt -1st
B 問4 13 正解3 コンデンサーの上側の極板に帯電している電気量を Qとすると,Qとtの関係を表すグラフは図2 -1の ようになる。したがって, 電気振動の角振動数をwと すると Q= Qocoswt と表せる。IはQの単位時間あたりの変化に等しいの で dQ I= dt =-Qowsinwt となる。これより, Iとtの関係を表すグラフは図2- 2のようになる。 も大 仕 Qo- 間4 本 ラ0 25 0 →t T -Qot 図2-1 物

回答

✨ ベストアンサー ✨

問題作成者の意図としては、おそらくATBさんが考えたような解き方をして欲しかったのだと思うので微分で解けなくてもそこまで心配する必要はないかと思います。

さて質問に関してですが、今の場合コンデンサとコイルに流れる電流は同じといえます。
理由としては、コンデンサとコイルが直列に接続されているからです。
例えば抵抗を二つ直列に接続した場合には、それらの抵抗に流れる電流は同じと言えますよね。
それと同じです。

こう言う問題を見ると、コンデンサから出た電荷が回路を一周する様子をイメージしてしまうかもしれませんが、実際には回路の自由電子が一斉に流れていく様子をイメージした方がいいと思います。
電流はよく水の流れに喩えられます。
水が詰まったチューブの端から水を流し込んでやると入れた瞬間に反対側から水が出てくることが想像できると思いますが、これは入れた水が瞬時に反対から出てきたのではなくチューブの中の水全体が押されて移動していった結果反対側に近い水が出てきたと考えた方が自然です。
この時チューブを通る水の流れの速さはどこも同じになると考えられます。

回路中に言い換えると、電荷の流れの速さつまり電流は直列である限りどこでも同じです。
よってどこか一点の電流がわかればいいので、電荷の時間変化が追いやすいコンデンサの部分をつかってもとめています。

何か不明な点があれば是非質問してください。(゚∀゚)

ATB

なるほど!ありがとうございます!
確かに、直列回路のここの部分は電流がこう流れていて別のところでは違うふうに流れている、という方がおかしいですね

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