Question

あるべど

高校物理 電気の問題です
(5)で静電エネルギーの変化を見る時合成容量から求めてはいけないのでしょうか
合成容量から求めたら答えが変わったのですが、計算ミスなのかどうかがわかりません

17-7700 E2 701
位差を求めよ。
(3)続いて, S2 を開き, S, を閉じた。 十分に時間が経過した後, S, を開きSを閉じた。さら
に十分に時間が経過した後の, C2 の両端の電位差を求めよ。
(4)この後,(3)の操作をくり返すと, C2の両端の電位差はある有限な値に近づく。 その値を
求めよ。
〔17 大阪市大〕
113. 〈ダイオードを含むコンデンサー回路とつなぎかえ〉
図に示す回路において, ダイオード1および
ダイオード2は理想的な半導体ダイオード (順
方向電圧が加えられたときの抵抗値は 0, 逆方
向電圧が加えられたときの抵抗値は無限大) と
みなせる。 電池1および電池2の起電力はいず
れも E[V],コンデンサー1およびコンデンサ
2の電気容量はそれぞれ C〔F〕 および
2C[F], 抵抗器の抵抗値は R [Ω] である。電池
コンデンサー 1
d
ダイオード 1
コンデンサー 2
抵抗器
e
電池 1
木ダイオード 2
S
b
電池2
の内部抵抗および導線の抵抗は無視でき, 回路から放射される電磁波はないものとする。
コンデンサー1およびコンデンサー2に電荷が蓄えられていない状態でスイッチSをa側
に入れ、十分に時間を経過させた。 このときの
(1) 点c, 点d, 点eの電位 [V] をそれぞれ求めよ。
(2) コンデンサー1およびコンデンサー2に蓄えられた静電エネルギー [J] をそれぞれ求め
よ。
次にスイッチSをa側から離してb側に入れ,十分に時間を経過させた。このときの,
(3) コンデンサー1の点d側の極板に蓄えられた電気量と, コンデンサー2の点d側の極板
に蓄えられた電気量の和 〔C〕 を求めよ。
(4) コンデンサー1およびコンデンサー2に蓄えられた電気量 〔C〕 をそれぞれ求めよ。
5) スイッチSをb側に入れた瞬間から十分な時間が経過するまでに抵抗器で消費されたジ
[ュール熱 〔J] を求めよ。
[24 芝浦工大]
.B
114. 4枚の導体板によるコンデンサー回路>
応用問題
次のア~ス、ソ~チの中に入れるべき数や式を求めよ。 また,セに当てはま
文章を解答群から選べ。ただし、数式はC,V,dのうち必要なものを用いて答えよ。

ので,求める静
レギーをUzとおくと, 静電エネルギーの式より
U2=1/2x2CX0°=0J
(3) スイッチSをb側に入れると、ダイオード1には逆方向の電圧が加わるの
で断線しているのと同じで、スイッチをb側に入れた直後の回路は図 b, 十
分時間が経ったときは図cのようになる。
図 bと図cで, 点線で囲まれた部分は回路から孤立しているので、電気量保
存が成りたつ。 各コンデンサーに蓄えられている電気量を図 b, 図cのよう
におくと
(Qi)+0=(+Q')+(-Q2')
が成りたつ。ここで、 求める電気量の和は +Qi'-Qz' で Q=CE であるので
+Qi'-Qz'=-CE[C]
(4) 図cについて、キルヒホッフの法則Ⅱより
Q2Qi'
E-
0
2C
C
よって 2Q'+Q2'=2CE
① ② 式を連立させて
Q:'=1/3CE[C] Q=1/3CE (C)
(5)コンデンサー2のe側の極板に着目すると,スイッチSをb側に入れたこ
4
とで,蓄えられた電気量は0から 4 CEに変化しており,この電気量が電池
を通ったことになる。この間に電池がした仕事を Wとおくと
W=13CE×E=123CE
一方, コンデンサー1と2に蓄えられた静電エネルギーの変化は
C
(1 Q₁² + 1 26² ) - ( U₁+ U₂) =
12² ) - ( U₁+ U2) = 1 (1 1 CE² + 18 CE²)-(1-CE²+0)
・CE2+
22C
=0
電池がした仕事は, コンデンサーに蓄えられた静電エネルギーの変化と抵抗
器で消費されたジュール熱の和に等しいので, 求めるジュール熱は
CE²-0=CE² (J)*A+