ナーを含む直流回路
図のように、抵抗値 R1= 200 [Ω], R2=300 〔〕,
R3=100 〔Ω〕 の抵抗 R1, R2, R3, 電気容量
Ri
Ci=4.0[μF〕, C=1.0 〔μF] のコンデンサー C1, PH
C2, 起電力 E=12〔V〕 の内部抵抗が無視できる
C₁
電池 E, スイッチ K, と K2 が接続された回路が KI
ある。コンデンサー C1, C2 は はじめ,電荷を
もっていないものとする。
I. (1) K2 だけを閉じて時間が十分に経過した。
ME
/ K₂
V2
NV2
E
METO A
物理
KAP
R₂
EQ
FC₂
R 3
抵抗 R を流れる電流 〔A〕 を求めよ。
(2) (1)で,コンデンサー CL, C2 に蓄えられている電荷[μC] を求めよ。
次に, K1 を閉じたまま K2 を閉じて時間が十分に経過した。 コンデン
サー C1, C2 に電荷が蓄えられるまでに K2 を通って移動した電荷の大
きさ [C] を求めよ。 また、電流はMからNへ流れたか, またはNから
Mへ流れたか。
ⅡI. (4) I. (1)において, K1 だけを閉じた瞬間に抵抗 R に流れる電流 〔A〕
を求めよ。
(電通大)
R₂
めよ。
荷の大
Nから
[A]
電通大)
回路
Rs
R₂
ことも考慮すると, R1, R2 を流れる電流を It, Rs を
流れる電流をIとすると,
Vc
I₁=R₁+R₂'
解
キルヒホッフの第1法則より、
よって, コンデンサーに流れ込む電流をIcとすると,
Ic=In-h=
説
I2=
E-Vc
R3
以上より,
着眼点
E-Vc
R3
VC
R₁+R₂
E
12
R1+R2+R3 200 + 300+ 100
R₁
+
NGIE
R₂
(2) (1) の結果より, コンデンサー C1, C2 全体にかかる電圧 Vo 〔V〕 は,
V= (R1+R2)I=(200+300)×2.0×10=10 〔V〕
I. (1) コンデンサーの電流は0であるから, 抵抗 R1, R2, R3 を流
れる電流を Io [A] とすると,
Io=
-9
-9.
& + ε-V.R.
E-Ve
E
E=0+R313 よって, Is=
- = 2.0×10-² [A]
コンデンサー C1, C2 は直列であるから, 蓄えている電気量は等しい。 Ci, C2の合成
容量を Co 〔μF〕 とすると,
C₂
E 12
R3 100
1 -à-1010 T. Co=4.0-0.80 [MF]
+
よって,
Co
C1
C2 4.0
25.0
C1, C2 の電気量をQ 〔C〕 とすると,
Qo=CoVo=0.80×10=8.0[μC〕 (=8.0×10 [C]
時間が十分に経過 コンデンサーに流れ込む電流 0
直流回路につながる極板の電位は直流回路側の電位で決まる。
R₁
充電したあた
にKュを閉じる
③ 時間が十分に経過するとコンデンサー C, C2 の電流は0となるから、電流は(1)
と同じ状態に戻る。 これより、点Qに対する点Pの電位を V4〔V〕, 点 M(N)の電位
を V2 〔V〕 とすると, Vi=Vo=10〔V〕, V2=RzI=300×2.0×10-2=6.0 [V]
よって, コンデンサー C1, C2のN側の極板電荷の和の変化量 4Q 〔C〕 は, はじめの
電荷の和が0であることより, あと lov
第4章 電気と磁気
4Q={Ci (V2-V1 ) + C2V2}-0
=4.0×(6.0-10)+1.0×6.0=-10[FC](からなくなっている
よって, 10[μC〕(=1.0×10-〔C〕) の電荷がNMの向きに移動した。
無くなるので
電位同じ
ⅡI. (4) はじめ, コンデンサー C1, C2 の電荷は0で, K1 を閉じた瞬間も電荷が0であ
るから,C1, C2 の電圧は0である。 R3 を流れる電流を I 〔A〕 として、閉回路
E→C1→C2→R3→Eについてキルヒホッフの第2法則を適用すると,
-=0.12 [A]
(1) 2.0×102〔A〕 (2) 8.0 [μC〕 (3) 10 〔μC〕, N から M
(4) 0.12 〔A〕
電荷の
移動が
10. 電流, 直流回路 175
V2-V1は負の電気量を表したかったのですね！
理解出来ましたありがとうございます！