十分時間後コンデンサーには電荷はたまらないものだと思いますが何故コンデンサーに電荷が溜まっているのでしょうか？

例題 初めすべてのコンデンサーの電気 間ケ SW。[ Ci SW A 量を0とする。 全 (1) SW」をA側につないだ。このとき, C, Caに蓄えられる電気量を,容量 Ci, Ce および起電力Eで表せ。 (2) 次に, SW」はAにつないだままにし て, SW2をつないだ。このとき,Ci, Caに蓄えられている電気量を求めよ。 3) SW。を再び切り, SW」をB側につないだ。十分に時間が経つまでに抵 抗値Rの抵抗Rに流れる電気量の総量はいくらか。 、B キ こ C ウ E E 0-D +R 0=N 〈島根大)

十分時間後コンデンサーには電荷はたまらないものだと思いますが何故コンデンサーに電荷が溜まっているのでしょうか？

例題 初めすべてのコンデンサーの電気 間ケ SW。[ Ci SW A 量を0とする。 全 (1) SW」をA側につないだ。このとき, C, Caに蓄えられる電気量を,容量 Ci, Ce および起電力Eで表せ。 (2) 次に, SW」はAにつないだままにし て, SW2をつないだ。このとき,Ci, Caに蓄えられている電気量を求めよ。 3) SW。を再び切り, SW」をB側につないだ。十分に時間が経つまでに抵 抗値Rの抵抗Rに流れる電気量の総量はいくらか。 、B キ こ C ウ E E 0-D +R 0=N 〈島根大)

十分時間後コンデンサーには電荷はたまらないものだと思いますが何故コンデンサーに電荷が溜まっているのでしょうか？

例題 初めすべてのコンデンサーの電気間ケ… SW。I Ci SW」 A 量を0とする。 (1) SW」をA側につないだ。このとき, C, C2 に蓄えられる電気量を,容量 上 C C, Ce および起電力Eで表せ。 (2)次に, SW」はAにつないだままにし て, SW2をつないだ。このとき, C., Caに蓄えられている電気量を求めよ。 (3) SW2を再び切り, SW」をB側につないだ。十分に時間が経つまでに抵 抗値Rの抵抗Rに流れる電気量の総量はいくらか。 、B E E +RD 0-1-30 =(N く島根大〉

18の図bでは、なぜQ2−Q1をしているのでしょうか。教えてほしいです！！

4 「枚 20 Vで充電された10μFのコンデン /18 サー C」と,10Vで充電された 40 μF のコ ンデンサー C2をつなぎ,スイッチを入れ ると何Vになるか。図a,bの場合につ いて答えよ。 サー C」 C2 C」 なる。 図b 図a こに トク Q=CVの単位は [C]=[F]×[V] が基本だが, [μC]=[μF]×[V] でもよい。10-6 を表す μ が両辺にかかっているからだ。 マイクロ

この問題で最初h＝ρ'gh'/ρgとあるんですけどこの式の意味を教えて欲しいです。

3 図のビトー管で空気の流速を測定し たところ,動圧指示が h'= 45 mmH20 であった。ピトー管係数を c= 0.98 として, 流速を求めよ。ただ し,空気の密度をp-1.293 kg/m3 とし、 指示装置内の空気の密度は無視できる ものとする。 (式)CV U0 管話、 全任 圧株示 任指示 /ml 全圧 .2he leno

ケの解説のところに書いている図の点線の部分についてなぜ-q1ではなく+q1なのですか？教えて下さい。お願いします!

100, 2010, 30Ωの抵抗R,, Ry, R,, 電気容量 コンデンサーを含む画 図のな, 内部抵 ンサーC, Caに電荷はないと。 グスイッチ5,, Saからなる回路がある。 次の文の 流れる電流は(ア )Aで。 の3.0VのE, 値がそれ それぞれ, のC,, Cz, およ 19, 電 249 'S R, 100 5 1,0uF 2002 適切な数値を入れしよ。ただし, はじめ, コン A0E 極板A 'S R。 インを開いたままS,を閉じた。その直後にR,に 4.0F 300 ゥ V, その極板Aにたくわえられる電荷は( の両端の電位差は( )Vである。 エ )Cであ 多 40 |ケ V, C,の極板Aの電荷は( コ )Cとなる。 (12.三重大 改)→例題顔41· 42) 『口 問題 501 R, U==CV?=x(4.0×10-)×0.50"=5.0×107J (3) (カ) Szを閉じてから, 十分に時間が経過したとき, C,. Caには電流が流れない。 R2 の両端の電位差は(イ )と同じく, V: Ci OC A0'I (キ) C2 の極板間の電位差は, 並列に接続されている R, の両 端の電位差と等しい(図2)。 R, の両端の電位差 V3[V]は, A+Q V C。 I =1.5V 20 図2 V;=R,I;=30×- (ク) 極板Aは電位が高い方なので, 正の電荷をたくわえている。その 電荷をQ:[C]とすると, Q=CVs=(4.0×10-)×1.5=6.0×10“C (4) (ケ) Sz を開く前((3)の状態)で, C, の下側の 極板にたくわえられている電荷は負電荷であり, これを -Q[C]とすると, -Q=-C,Vz=- (1.0×10-)×1.0 =-1.0×10-6C Szを開き, S, を開いて, 十分に時間が経過したと きの C。の両端の電位差を1V[V]とする。図3の 破線で囲まれた部分の電荷の和は正なので, 各極 板の電荷を q.[C], 9:[C]とすると, 9:=C,V=(1.0×10-6)×1V 42=C,V=(4.0×10-)×1V 電気量保存の法則から, (3), (4)の各状態で, 図3の破線で囲まれた部 分の電荷の和は保存される。破線部分には -Q{[C], Q:[C]の電荷 があったので、 ①(4) Sz. S, の順に開い ており、図3の破線で目 まれた部分の電荷の和は、 (3)のときと等しく、 -Q+Q{=5.0×10*C である。また, S, を開い たとき, 抵抗 R, R,を 通じて、C, の上側の種 板と C。の下側の極板の 間に電流が流れる。十分 に時間が経過すると、 C, の上側, C。 の下側の種 板は等電位となり、 電流 が流れなくなる。このと き,C., C.の極板間の 電位差は等しく,両者は 並列接続になるとみなも 1b +q 92} 92 図3 0+,0-=D+'b (1.0×10-)×V+(4.0×10-9)×V=(-1.0×10-)+(6.0×10-) V=1.0V (コ) 極板Aは電位が高い方なので, 正の電荷をたくわえている。その 電荷 9.[C]は, 42=C,V=(4.0×10-)×1,0=4.0×10→C 別解)(コ) コンデンサーの並列接続では, 電荷が電気容量の比に 分かれる。-Q/+Q{=5.0×10-Cの電荷が1:4に分かれ,求め る電荷は, 4.0×10→Cとなる。 °2 501. 非直線抵抗とコンデンサー 解 (1) 8.8W (2) 1.27+1.1/=6.0 (3) -4.0×10“C (4) 7.29 指針 Sを閉じた直後, コンデンサーCは抵抗0 の導線とみなすこと ができ, 電球Lと抵抗 R, の並列接続に, R,と R,の合成抵抗が直列接 続されていると考えられる。十分に時間が経過すると、, Cには電流が流 れこまなくtr

（４）は合っているか確かめて欲しいです！ また(5)から分からないので教えて欲しいです！！ よろしくお願いいたしますm(_ _)m

物体から国]物体に移るのみである。」 や 「一つの熱源から熱を得て, それを (3)(2)の状態でスイッチSを開いたのち, 極板の問隔を 2d[m] に広げたところ, コンデンサーに蓄えら (2)(1)の状態でスイッチSを閉じて十分に時間が経過した。 このときにコン (1) 真空の誘秀電率を Eo [F/m], コンデンサーの極板の面積をA[m°), 極板 (I] 図3のょうに, 電圧 V [V]の電池, スイッチS, 極板間が真空の平 て仕事に変えることのできる ()は存在しない。」 などと説明される場合がある。 3 コンデンサーには電荷が蓄えられていない。 C 2d の間隔をd[m) としたときの電気容量 C [F]を求めよ。 図3 用いて表せ。 した静電エネルギーは U2[J] となった。静電エネルギーの比学 (1] 図4のように, 電圧 V[V]の内部抵抗を無視できる電池,ス イッチ Si, S2, 電気容量がC, [F], Ca [F〕, Cs [F] のコンデンサ ー,抵抗値が R. [2], R2 [2] の抵抗からなる回路がある。初期 状態では,全てのスイッチは開いており, コンデンサーに蓄えら れている電荷はないものとする。 (4) スイッチS2が開いた状態でスイッチS,を閉じて十分に時間 が経過した。電気容量が C、 [F]のコンデンサーに蓄えられる 電気量Q.[C) を求めよ。 (5) スイッチS1, Szを全て閉じ十分に時間が経過した。回路上 の点Pを流れる電流I(A] を求めよ。 (6) (5)のとき, 電気容量が C3 (F] のコンデンサーに蓄えられた電気量は0であることがわかった。この ときの C.[F) を Ca, Ri, Raを用いて表せ。 Us を数値で求めよ。 U。 Ca C SA :Co R、 Re S」 図4

(3)の解説の『C1の両端の電圧V1は、R2とR3による電圧降下の和 』という部分が理解できないので教えて頂きたいです。また、別の考え方でも解けるのであれば別解を教えて頂きたいです。

必解115)(コンデンサーを含む直流四) 抵抗 R,, R2, Rs,コンデンサー Cl, Ca, スイッチ Si, S2 および 電池Eからなる回路がある。R., R2, Rs の抵抗値はそれぞれ2R, 49, 68であり, Ci, Ca の電気容量はともに4uF, Eは起電力カが 12Vで内部抵抗が無視できる電池である。最初S; は開いており, S2 は閉じている。 (1) S, を閉じた瞬間に Re を流れる電流はいくらか。 (2) S, を閉じて十分時間がたったとき Re を流れる電流はいくらか。 (3) (2)のとき、C,に蓄えられた電荷はいくらか。 (4) 次に、S, とS2を同時に開き,十分時間がたった。 そのとき Cに加わる電圧はいくらか (5)(4)のとき、R,で発生する熱量はいくらか。 Ci が街の R2 光の3 らの条 こ S2 Ho R。 C2 える。 S」 "E 観測 図 ぞれ (東京重後1 2の ヒント 115〈コンデンサーを含む直流回路〉 ヒント)11 (1)「S」 を閉じた瞬間」→ コンデンサーは導線と考えてよい (2) 「S. を閉じて十分時間がたった』→ コンデンサーには電流が流れない (4) スイッチを開く前後で、 C」 と Caに蓄えられた電気量の和は保存される。 (5) スイッチを開く前後での静電エネルギーの変化量は, R.と R。 で発生する熱量に等しい。 (1) S,を閉じた瞬間には, Ci, Ca ともに電荷は0であるから C1, Ca に加わる 電圧はともに0である※Aや。よって, R2 を流れる電流を Ieとすると, E→C→R2→C2→Eの閉回路で 12=41z が成りたつ。ゆえに Ia=3A (2) 十分時間がたつと, Ci, Caには電荷がたまり, 電流が流れなくな る※B。このとき, Ri, R2, Rs には同じ大きさの電流が流れるので, これをI[A)とすると, E→R3- R2→R」→E の閉回路で を (3) 電 (4)b) (3)「Q=CV」 を用いる。 合※A Si を閉じた瞬間, 電 荷0のコンデンサーは導線と 同じ。 (1)電 用い の II 入で なる 導線 R。 12=21+4I+6I よって I=1A 1C2 (3) C」の両端の電圧 Vi は, R2 と R3による電圧降下の和だから Vi=4×1+6×1=10V よって, C」の電荷 Q. は Q=C.Vュ=4×10-6×10=4×10-5C (4) スイッチを開く前のC2の両端の電圧を Vzとすると, 前問と同様に II 導線 (2)電 I[F や※B 十分時間がたつと, コンデンサーは断線と同じ。 する V2=2×1+4×1=6V は - S, Szを同時に開いて十分時間がたつと, Ri, R2, R3 を流れる電 流は0となるので, Ci と C2に加わる電圧は同じになる※C←。これ をVとすると, 電荷が保存されるから C.V:+C2V2=(Ci+C)V 4×10-6×10+4×10-6×6=(4×10-6+4×10-6)V よって V=8V (5) S1, S2 を開く前に C., C2に蓄えられていたエネルギーWは R」 R2 てい フの I 2式 w-cv+Gw 合※ C 4μF (3)「P 十分時間がたった後に, C1, C2に蓄えられてい るエネルギー W' は Qi ラフ Q2 の組 消費 (4) 問 W' 4μF Ri. Rs で発生する熱量は, W-W'※D←であり, Ri, Ra は直列に接続され ているから, 発熱量の比は抵抗の比となる※E←。 ゆえに R」での発熱量は 一※D 減少したエネルギー が、2つの抵抗R」 と Ra で消 費される。 であ R (W-W)x- Ri+R。 の電 -(cm-a-(ccr) -(×4x10+×4x)-(伝×4×8+×x8 R」 ;X 介※E 抵抗での消費電力P は P=IV=RI? Ri+R。 (a) で 直列のときは電流Iが共通な ので,発熱量は抵抗に比例す 2 の =4μJ=4×106J 2+6 る。

(5)の電気量保存則でどうしてかかる電圧がともにEとなるんですか？

A (等号は Rーrのとき) E2 P=IV= (R+r) E2 R+2r+ R (R-+4r -の消費電力が最大になるとき 『R-=0 より P-V-RE T安+ャ RE VR R=r(QB中 このときの消費電力 Pは P=E 4r - 大第。 4CT,--5 そのときの R=r Q=CiV Q2= CzV2 T,:ER Rtr Vi+ V2=- R -E R+r -Qi+ @2=-(C,E+C»E)_1 ここで,Ci=C, Ca=4C とすると, ①, ②, @式より -CVi+4CV2=-5CE ブラフをかくときは, DAをこえないこと また、の式より V-RキャE-V これをの式に代入して-CV+4c(p8-v)--sCE る。 -E-V. R+r R R+re-V==-5CE これを解いて tp)e-9R+5rp ュ=1+5(R++) <E 5(R+r) R -E 9R+5r 4R+5r -E=- -E V2= 5(R+r) 5(R+r) 合※C Pの電位が負で P。 より低いので、は負の値 である。 R+r ゆえに,D, ②式より 4R+5r 4CE (C]#C* 9R+5r .. CE [C], Q2=ー可(R+r) Q= 5(R+r) 物理重要問題集 129 R」 4F plant to Craures y and August blow wing within the This is

全体の電気量をQとして、C1とC2の電気量が等しいならそれぞれの電気量は1/2Qにならないのですか？

C3 102 図はコンデンサー Ci, C», Cg (電気 容量はそれぞれ C, 2C, 3C), 電池(起 電力V)およびスイッチ Si, S:と抵抗R からなる回路である。最初,スイッチは どちらも開いており, いずれのコンデン C」 C2 R S2? Si? サーにも電荷はない。 V I.まず, スイッチ S, を閉じ, C, と C。 とを充電した。 (1) Ciに蓄えられる電気量はいくらか。 (2) C» にかかる電圧はいくらか。 I. 次に, S, を開いてから, S. を閉じ, 十分に時間がたった。