物理
高校生
（2）で合成容量を使うのはなぜですか？V1なら4.0μFじゃダメなのですか
200 第4編 電
375. コンデンサーの接続図で C は電気容量 4.0μFの
コンデンサー C2 は同じく 8.0μFのコンデンサー, Sはスイッ
E は電圧 3.0 × 10²V の直流電源である。 初め C1, C2 に電
荷はないとする。
(1) スイッチSをA側に倒し, C2 を充電する。 このとき, C2に
蓄えられる電気量Q2 〔C〕 を求めよ。
PAP
=C1
B A
S
& PUR
C₂0
744
(2)次に,スイッチSをBに切りかえた。 C1 の両端の電圧 V1〔V〕 を求めよ。
物
(3) 再びスイッチSをAに切りかえ, 充電した後Bに倒した。 C の電圧 V2 〔V〕 を求め
例題 75.381
を求め
75,381
電気容量は
する。
一極を起こす。
並列接続 ,
電気容量は変
(3) 極
(4) このコンデンサー
(⑤5) 極板Bをわずかに移動して, 極板 A, B間の距離をxだけ増したときの静竜一木)
ギーの変化 4U を求めよ。
ユミ
(1) コンデンサーに蓄えられる電気量と極板間電圧の式「Q=CV」より
Q2=C2V=(8.0×10-) × (3.0×102)=2.4×10-°C
(2) C1とC2の上側極板どうし,下側極板どうしの電位がそれぞれ等しく
なるので,並列接続とみなせる。 よって合成容量 C は
C=C+C2=4.0+8.0=12.0μF
電気量保存の法則より、電荷はあらかじめ C2 に蓄えられていた分が2
つのコンデンサーに分配されるだけなので
Q2=
C
解答
たときの力のする仕事を求めて
2.4×10-3
V₁=-
-6=2.0×10²V
12.0×10-6
(3) (2)のとき,Cに蓄えられる電気量を Q1 とする。 蓄えられる電気量と
極板間電圧の式「Q=CV」 より
Q=CiVi=(4.0×10-) × (2.0×102)=8.0×10-C
スイッチをAに切りかえても, Q1 は変わらない。
一方,C2 には、再び(1)と同じ量の電気量が充電される。よって、再びス
イッチをBに切りかえると,全電気量Qは
Q=Q1+Qz=(8.0×10-) +(2.4×10-3)= 3.2×10-C
よって V2=
.Q_3.2×10-3
(0)
C
12.0×10-6 ≒ 2.7×10°V
376 ここがポイント
(2) 回路中の孤立した部分では電気量が保存される。 孤立した部分の中で電荷が移動す
電気量の総和は変わらない。
(1) スイッチ S を閉じると C が充電され, 電気
量Q が蓄えられる (図a)。 電気量と極板間電 V-
圧の関係式「Q=CV」より
Q₁=CV
チ Su を開き, ス
きの
第22章 コンデン
(前)
...1
(後)
V1
-Q₁
+Q₁
+Qi'
- Qi'
C₁
図 a
2V
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