問5-6)右ページの図のような回路がある。はじめ, どのコンデンサーにも電荷が蓄えら
れていない。このとき, 次の問いに答えよ。
)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。
(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C,の電圧をV,, V。と
すると
電圧1周0ルールより E=V;+ V2 …①
蓄えられる電気量は =CV
Q2= 2CV。
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
キキ
0=-Vi+2V2 …④
の+のより E=3V2
ゆえに 4=3E. 14%=E
静電エネルギーはそれぞれ
し=CV=GCE
ュ 2CV2%=D30
CE2
U。=
1
-CE?
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
QE=C号EE=%CB
よって, 回路で発生したジュール熱を」とすると
-CE?%=
CE +
ゆえに ハーCE…色