Question

rinnn

(1)で、電源のした仕事のところがわからなくて、W＝qVで、Eﾎﾞﾙﾄ持ち上げたからVのところはEが入るのはわかるんですけど、なんでqにはいるのはQ1だけなんですかー？？Q2は考えないのはなんででしょうか。

問5-6
右ページの図のような回路があるにはじめ、どのコンデンサーにも電荷が加えら
れていない。このとき、
0 (1) スイッチをaにつないでから十分に時間が経過した。 この間に回路で発生し
たジュール熱はいくらか。
Q (2) その後,スイッチをbにつなぎ替えて十分に時間が経過した。この間に回路
で発生したジュール熱はいくらか。
電源のした仕事=静電エネルギーの変化+発生したジュール熱
の関係を使って計算していきましょう。
<解きかた (1) はじめ, どのコンデンサーにも電荷が蓄えられていないので静電エネル
ギーは0ですね。 コンデンサー C, とコンデンサーC2の電圧をV1,2と
すると
電圧1周0ルールより E = V1 + V2 ...... ①
蓄えられる電気量は Q1 = CV1
......②
Q22CV2
独立部分の電気量の総和は不変なので ② ③より
0+0=-CV + 2CV2
0=-V1 +2V2 ...... ④
①+④ より E=3V2
DRIC V₁=E. V₂ =E
静電エネルギーはそれぞれ
U₁ = CV²= CE²
U₁ = 1.2CV²=1+CE²
電源はQ=CV の電気量をEだけ持ち上げたので、 電源のした仕事は
2
QE = C.²+E+E=²²CE²
とすると
よって、回路で発生したジュール熱をとすると
2
-CE2=
CE² = 2 CE² + CE² + J₁
9
ゆえに = CE2
...

が蓄えら
で発生し
間に回路
電エネル
1. V2と
は
(5-6)
E(V)
C[F]
a
C2
5-8 静電エネルギー, ジュール熱, 電源のした仕事
2C(F)
[C(F)
抵抗がない場合は
導線を通るときに
ジュール熱が発生したと
考えるんじゃ
181
ro
5
(1)「電圧1周0ルール」⇒E=Vi+V2 ...... ①
[Q=CV]
Q=CV
Q2=2CV2
......
③③
・「独立部分の電気量の総和は不変」
⇒0=-CV1+2CV2
-Q1
Q2
0=-Vi+2V2
+Q₁
・C 独立部分
E
+Q2
2C
Q2
4
① ④ より Vi=E, V2=E
2
3
1
途中までの解法は
3
今までと一緒だね
電源のした仕事: Q[C] をEだけ持ち上げたので
W=&V
2
QE=CVE=CE2
静電エネルギーの変化:= 1/12=1/211326=20
1
2
==
CE2
回路で発生したジュール熱をとすると
2
=,
- CE² = 2½ CE² + 1½ CE² + J₁
CE2+
m
9
電源のした仕事 静電エネルギーの変化
=
1
3
CE².

電磁気

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

スカラブ

コンデンサーに正電荷が溜まるのは電圧をかけた時負電荷が移動することによって、あたかも正電荷が発生するように見えるのです。
今回の場合、C1とC2は最初電荷は0（正電荷と負電荷が一緒の数ある）です。スイッチɑに繋ぎ、時間が経過するとC1の上部、C2の下部にはそれぞれ+Ｑ1、-Ｑ2溜まるとする。この時、C1に+Ｑ1が溜まるというのはC1の上部から-Ｑ1だけの電荷が電池を介してC2の下部に移動したことになります。-Ｑ2が生じるのはC1から負電荷を与えられた結果なので、C2からは電荷は移動していません。（逆に実質正電荷Ｑ2がC1上部に移動したと考えることはできる。）つまり、電池間を移動した電荷の大きさはＱ1またはＱ2ということで、そこがqの部分です。
解答から分かるようにＱ1=Ｑ2なのでどちらでも良いことが分かります。