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-
十反
初理
う
支点0(ビン)
の
た。I。の最大値はいくらか(キ)。また ω を R, L, Co. Ve のうち必要なものを使って表
せ(ク)。
のの
棒A
の
棒B
(配点率 33 %)
の
ao
小球B
OP
の
小球A
はう
R
図3
Og
C=
子の
II
図1に示すように,抵抗値 R の抵抗,自己インダクタンス Lのコイル,電気容量 C の平
bo
かをつ
行板コンデンサー,スイッチ Sからなる回路がある。平行板コンデンサーは極板間の距離 x
図1
を変えることができる。極板問距離 x = d のときの電気容量を C = Co とする。最初,コン
デンサーに電荷は蓄えられておらず極板間距離は x =d であり,スイッチは開いている。
テの物
-OP
まず,端子 a-b 間に起電力 E の直流電源を接続した(図2)。抵抗に電流が流れ始め,その
後十分長い時間が経過すると,電流が流れていないとみなせるようになった。
R
(1) 電流の最大値はいくらか(ア)。また最終的にコンデンサーに蓄えられた電気量はいくら
99
S
E-
か(イ)。
Cニ
次に,直流電源をはずしてスイッチを閉じたところ,コイルに振動電流が流れる現象(電気振
bo
動)が観測された。
(2) 電気振動の周期 T はいくらか(ゥ)。またコイルを流れる電流の最大値はいくらか(エ)。
図2
その後,端子 a-b 間を導線でつなぐと抵抗に電流が流れ始め,十分長い時間が経過した後,
電流が流れていないとみなせるようになった。
P
(3) この間に抵抗でジュール熱として消費されたエェネルギーはいくらか(オ)。
R
V。
今度は,端子 a-b 間の導線をはずしスイッチを開いて,端子p-q 間に電圧の実効値 V。
be
の交流電源を接続した(図3)。抵抗を流れる電流の実効値を I。として,以下の操作により電源
の角周波数 を推定することを考える。
(4) コンデンサーの極板をゆっくりと動かし極板間距離 x をdよりも小さくしたところ, 動
C =
bo
かす前より I。が大きくなった。このことから推定される は問い(2)の電気振動の角周波
図3
数より大きいか小さいか。 ω と問い(2)の T の関係を不等式で示せ(カ)。
としたところで I。が最大となっ
4
(5) さらにコンデンサーの極板をゆっくりと動かしx=