Question

。

（4）で、スイッチを開くとコンデンサーの放電が始まり、最終的にコンデンサーの静電エネルギーが全てジュール熱に置き換わると思っていたのですが、静電エネルギーの差で考えている理由がよくわかりません。

12/19 - 11/20
116 内部抵抗が無視できる直流電源 E,
電気抵抗R, R. コンデンサー C1, C2
およびスイッチ Si, S2 からなる回路が
ある。 E の起電力は100V, Ri, R2 の抵
抗値はそれぞれ 20Ω, 30Ωであり, C,
C2 の容量はそれぞれ 20μF, 30 μF であ
る。 はじめS, S2 は共に開いていて, Cl,
C2 には電荷は蓄えられていないものと
する｡
(1) S, を閉じて十分長い時間が経過した後に,
xx
(ア) Eを流れる電流は何Aか。
S19
は,
E
R1
B
R₂ C2-
S2
Ci
308
HH
(イ) C, に蓄えられる電荷は何μCか。
XS, を閉じたままS2 を閉じる。 S2 を閉じてから十分長い時間が経過
するまでに,S』 を通過する正電荷は何μCか。また,どちら向きに通
過するか｡
NE S 500TSUNS
(3) S2を開き,つづいて S を開いてから十分長い時間が経過した後に
A
XX
(ア) 点Aの電位は何Vか。 アース点の電位を0Vとする。
MC, および C2 に蓄えられている電荷はそれぞれ何μCか。
MP4 au
YS, を開いた後、抵抗で生じたジュール熱は何Jか。
SI
(名城大)

の場合は一部が光
2R
一の電気量は
ることはない
2 電流は0
+Q
王は,
J,
「
3R
+Q
C₁,
I=2[A]
C は直列で,合成容量をCとすると
:: C = 12[F]
t=210+30
Q=CV = 12×100=1200[C]
追う。
やはり電流Iが図aのように流れる。 C
は R での電位降下に等しく
V=RiI=20×2 = 40〔V〕
PCの電圧
Q=CiVi = 20×40 = 800[C]
C の電気量は
同様に,C2の電圧 V2 は R2 での電位降下に等し
くCの電気量は
2
Cr
③
図b
F
Q=CVは
[C]=[F]×[V]
としてもよい
R₁₂
Q2=C2V2=C2(R2I) =30x (30x2)=1800 [C] [9]
赤色の極板XとYの合計電気量は図a では0であったが, いまは
- Qi+Qz = -800+ 1800=1000 [AC]
これがS2を通ってきた分である。 しかも増加していることからB→Aの向
Q
きの移動と決まる。 XとYの間で電気のやり取りがあり得るので,合計量を
うのがポイント
(3) 電流が0になるので, 抵抗は等電位となる。 そこで
「分かりやすく導線に置き換えて図示したのが図c これ
は図dと同じで C, C2 は並列になっている。 XとY
の合計電気量が正 ( +1000μC) なので, XY が陽極板。
電圧を V′とすると (それはAの電位にも等しい)
1000 (20+30) V'
:: V' =20(V)
(イ)
C. : C.V'=20×20=400[C]22年)
C: C2V' = 30×20=600[μC]
(ウ) 静電エネルギーの減少分に等しいから
(CV²+1C₂v²)-1(C₁+c.)v
2
=1/2 ×20×10×40°+1/2 ×30×10×60°/12 (20+30) ×10×20
=6x10-2[J]
1 + a₂
図 c
J-Q₂
C₁
C2
↓
X
Y
C₁
* 0801
C と C2はもはや直列ではない。
導線部はゴムひものように伸び
縮みさせてみる
201

直流回路

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

るいと

こんな感じでどうでしょうか？

。

ありがとうございます！理解できました。
入試が近かったので助かりました。