Question

なつき

211の(1)、(2)について教えてください。

色々ごちゃごちゃ書いてありますが気にしないでください…
答えには合成容量を計算すると書いてあるのですが、よく分かりません。

211 電気量の保存 図のように、電池とコンデンサーを接続した回路があ
る。各コンデンサーには、はじめ電荷がないものとする。
(1) スイッチSをA側に閉じた。 コンデンサー C2にたくわえられる電気量は
何Cか。
10
Q=CV
120/1133
rov!
10V200
〒 4.0F
??
=
なぜこうなる
400
(2)次に, スイッチSをB側に閉じた。 コンデンサー C2にたくわえられる電
気量は何Cか。
C+4+6=100
[+
3Q=203
Co Loc
C
Q=CV
120:620
2

A
S
B
C₁
C2
C3
2.0F 12
4.0F
6.0F
30 V

CとC2の合成容量C=1/F
したがって、求める電気量 Q は,
Q=CV=3×30=40C
(2) スイッチSをB側に閉じて, C2 C3 にたくわえ
られる電気量をそれぞれQ2, 93 とおく。 図の破線
で囲まれた部分の電気量の和は,スイッチSを切り
換える前後で保存され, Qに等しい。
g2+gs=40
ASB
+
・Q
C₁
+Q0
-Q
C2=
C3.
Q
P
ASB
Q
C₁
-Q
+q2
+α31
C2-2 C3
Q3
C2 と C3 の極板間の電位差は等しくなるので,
92 93
=
C2 C3
92
93
・②
38
283
4.0 6.0
12
式 ①,② から, g2=16C (g3=24C) 382=283
(3) C3にたくわえられる電気量は,9324Cなので,
求める静電エネルギーUは,
93²
242
U=
=
-=48J
2C3
2×6.0

電気

Answer 1

よし

結論から申し上げると、コンデンサの電圧降下の向きを考えます。その向きは、-から+と考えるので(1)の場合
-Q/2+30=Q/4
となります。また、(2)は電荷保存則を考え、(1)と同じ議論で考えると、電位差が等しい事を考えて
Q2+Q3=40
Q2/4=Q3/6
となります。