109番、(エ)に着いて質問です。 解説の、「電荷はダイオードDを逆方向に流れることは無いから、C_3の電荷は(ウ)のまま保たれる」 という部分がわかりません。 コンデンサーの上側に＋の電荷がより多く蓄えられ、電荷が保たれない可能性もあると思います。 電荷が保たれるのかどう... 続きを読む

その後、図6のように金属板A,Bの間隔 分に時間をおいた。 (11) このときの金属板A,B間の電位差を答えよ。 ( 13 大阪府大 必108. 〈ダイオードを含むコンデンサー回路とつなぎかえ> 図に示した回路において, C, C2 は電気容量がそれぞれ C 2Cの平行平板コンデンサー C は極板間隔を変えることが できる平行平板の空気コンデンサーで、あらかじめ電気容量 が2C になるように極板間隔を調節してある。 Eは起電力 E の電池, St, Sz はスイッチ, Dはダイオードである。 初め, Ci, C2, Ca の電荷は0で, St, S2 は開かれている。 Dは順方 向のみに電流を通し, そのときの抵抗値を0とする。 E B 12 図6 =C₁ C2 K D 非ト まず, S, を端子1に入れて C1, C2 を充電した。 このとき, B C の極板間の電圧はアである。 次に, S, を端子2に入れて, 十分時間が経過したのち S」 を開いた。 このとき, AB間の電位差はイになっている。 この状態で, S2 を閉じると、 CDにはウの電気量が蓄えられる。 次に S2 を閉じたまま, C3の極板の間隔を2倍に広 げた。 この操作の後, C3 における極板間の電圧V, 蓄えられている電気量Q およびC の電 気容量 Cx と, 極板を広げるのに必要とした仕事Uを, C, Eなどを用いて表し, それぞれを 区別してエに示せ。 芝浦工大) 応用問題

この問題の(2)、(3)の考え方が分かりません。 (2)に関してはC'の値までは分かりました。

の誘電 5) の答 竜圧を求めよ。 312 導体板にはたらく力 誘電率∈〔F/m〕の 空中で、右図のようなコンデンサーに電圧 Vo- S -2L d] 3C. M d 2 V[V] の電池を接続した。 コンデンサーの極板は 短辺がL 〔m〕 長辺が2L [m] の長方形, 極板の間隔 はd[m] である。 極板間に何も挿入しない状態でスイッチSを閉じて充電した。その後, Sを閉じたまま、上図のようにコンデンサーと同形で厚さ 4 [m]の導体板Mを極板 間の中央に極板と平行を保ちながらゆっくりと挿入した。 なお,電流が流れることによ る回路での発熱は無視する。 (1) 導体板を x [m] まで挿入したときのコンデンサーの電気容量 C〔F〕を求めよ。 (2) 導体板をx=L〔m〕まで挿入するのに外力がした仕事 W 〔J〕 を求めよ。 (3)導体板を(2) よりさらに微小距離 4.x 〔m〕 だけ押し込むのに必要な外力のする仕事 4W〔J〕 を求めよ。 さらに, x=L〔m] のときの外力の大きさF[N] を答えよ。 (1) (2) コンデンサーの接 +||- サヒ # 北

176番の問題で、解説と違う分け方をすると答えが違ってしまいました。これは計算間違いでしょうか、それともこの分け方ではできないのでしょうか。また、分けるときのルールはありますか。

176 誘電体の挿入 極板面積 S〔m²〕, 間隔d[m〕で極板間が真 空の平行平板コンデンサーに, 面積 0.50S[m²]. 厚さ0.50d[m〕 , 比誘電率 4.0 の誘電体を図 のように完全に挿入した。 このときのコンデ ンサーの電気容量を求めよ。 ただし, dは極 板の大きさに比べて十分に小さく,真空の誘 〈 慶應義塾大〉 電率を s〔F/m〕 とする。 d〔m〕 面積 S [m²] 誘電体 0.50d[m〕 面積 0.50S 〔m²

（2）の式変形の仕方がよく分かりません、 誰か教えてください🙏

63 (1) pV=nART te PV RT = NA (2) 圧縮後の圧力をp' とすると pVt=p' (X)* V mast 8 8= 2 だから p' = 25p = 32 p V. 状態方程式より 32 p. X-n.RT' 3 3 U=nART = 2pV 2 un 8 断熱圧縮だから温度は上昇している。 を代入すると T'=47 参考 断熱変化では, PV' =一定が成りたつ。 y=Cp/Cvであり,単原子気体 CP=R, Cv=R x y = 1/3 5

マーカーのところの様になるのはなぜなのでしょうか？

FAHR 図のように、同じ形状の金属板L,M,Nを真空中に平行に配置し, LとMを抵抗, 本 起電力Vの電池, スイッチ S を通して接続し, LとNを抵抗, スイッチ S2を通して 接続する。 これは, 金属板 LとMを極板とするコンデンサー C1, およびMとNを極 281 板とするコンデンサー C2 を含む回路となる。 LMの間隔は, MN の間隔は、 隔は④ 2 このときのコンデンサー C1の電気容量をCとする。 金属板の面積は十分に広く,金属 板間の電場は、 金属板に垂直で一様に生じるものとする。 電位の基準を点Gとして, 以下の問に答えよ。 はじめの状態において, 2つのスイッチは開いており, すべての極板に電荷は蓄えら れていない。 G L V d- S₁ S2 M N

(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか？

142 熱 49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔mol]の 単原子分子の理想気体が入っていて、圧力と温 TOK] は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は 〔kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており、容器の底からの高 さはLQm] である。 気体定数をR [J/mol・K], 重力加速度(m/s²] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ, 温度が T1 [K] になったときM が上に動き始めた。温度 T と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け高さが2.2L[m]となった。このとき の温度 T [K] を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W 〔J〕 と気体に加えた熱量 Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして,外力を加えてMを ゆっくりと押し込み、元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T3 〔K〕 を求めよ。 また, このとき気体がされた仕事 W 〔J〕 を求めよ。 ただし、この断熱変化の過程では圧力と体積Vの間に (京都工繊大) はPV =一定の関係がある。 Base M ヒーター 10000 Cv= Level (1), (2)★ (3)★ Point & Hint (1) 前後の状態方程式と、ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える｡ 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では, 気体がする仕事 = PAVとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 γは比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので,y= =1/12/2/12/2R=7/3/3 となっている。あとは第1法則の問題。 5 h= 単原子分子気体 nRT U= 3 5 = 2R CP=R 2 ※ この3式は「単原子｣のとき LECTURE 初めの気体の状態方程式は ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = nRT …..……② (1) そして,このときのピストンのつり合いより PS = Pos+Mg...... ③ T₁=To+ _MgL nR4 ①〜③ より 定積変化だから より (2 そして (2) Pi での定圧変化が起こる。 状態方程式より P₁S³/L=nRT₂ また, Q=nCvAT= PSL = nRTo ...... ① T₂ = ³2 T₁ = 3 (To+ MgL nR W2 = Pi4V = Pi P.(S. 3/L-SL) Q2=nCpAT = n 状態方程式より 5 2 第1法則より より 49 熱力学 nR(T₁-To) = MgL 2 2 T3= ③ -T₁ (3) 高さまで押し込んだときの圧力をP3とすると P.(S-L)* = P.(SL) P3= 3 PS を用いて. Ws = Mg AU』を調べ ( 4U2=2R(T-T)) 第1法則 4U2 = Q2+(-Wa) を用いて Qを求めることもできるが、まわりくどい｡ =1/12P.SL=1/12nRT=1/12(nRT,+MgL) ②を用いた .. T = n. 52 R (T₂ - T₁) = (nRT. + MgL) 143 ピストンが動いて も上図の状況は変 P.S わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 'P・SL = nRT3 ...... ⑤ - (3) ³T = (3) (T. + MgL) 'T nR 2nR (T₁-T₂) = 0 + W₁ P1 = (2)(2)-1) (nRT. + MgL)

(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか？

49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔[〔mol] の 単原子分子の理想気体が入っていて, 圧力と温 度TOK]は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は Mi [kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており, 容器の底からの高 さはL][m]である。気体定数をRJ/mol・K], 重力加速度を[m/s2] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ、温度が T1 〔K〕 になったときM が上に動き始めた。 温度 T1 と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け、高さが12/23L 〔m] となった。このとき の温度T2 〔K〕を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W2 〔J〕 と気体に加えた熱量Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして, 外力を加えてMを ゆっくりと押し込み, 元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T 〔K〕を求めよ。 また,このとき気体がされた仕事 W [J] を求めよ。 ただし, この断熱変化の過程では圧力Pと体積Vの間に は PV 3 =一定の関係がある。 (京都工繊大) Base 771 3 Level (1),(2)★ (3)★ Point & Hint Cv= Cp= ※ この3式は「単原子｣のとき (1) 前後の状態方程式と, ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える｡ 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では,気体がする仕事=P⊿Vとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 ♪は比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので, y = = 12/12/12/2=121238 となっている。あとは第1法則の問題。 M -R ヒーター 10000 単原子分子気体 3 U= -nRT 2 5 R LECTURE (1) 初めの気体の状態方程式は PSL = nRTo ...... ① ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = RT ...... ② そして、このときのピストンのつり合いより PS = PS+Mg..... ③ MgL Ti = To+ nR QinCvAT=- R(T₁-To) = 32 MgL ① ~ ③より 定積変化だから P1での定圧変化が起こる。状態方程式より PS・・ S/L=nRT2 4 (2) より そして そ T₁ = 3 T₁ = 2 (T. + Mg L nR W₁ = P₁AV = P₁ (S. 3/L-SL) より 49 熱力学 状態方程式より (3) 高さまで押し込んだときの圧力を P3 とすると B 第1法則より PS T3 = Mg また, Q2=nCAT=n212R(T2-T)=(nRT+MgL) 4U』を調べ ( 4U2=220R (T-T) 第1法則 4U2 = Q2+(-W)を用いて 4U₂ Qを求めることもできるが、まわりくどい｡ 143 P.(SL) = P.(SL) ( ∴. P3= P1 PS ピストンが動いて も上図の状況は変 わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 =1/23PSL=/1/2nRT=1/12(nRT+MgL) ②を用いた (2) *P₁.SL = nRT .... (3) ³T₁ = (3) ³( T. + MgL) 'T= nR 2nR(T₁-T₂) = 0+W₁ W₁ = (2) ² (2) ³-1} (nRT. + MgL)

(1)についてです！！ 最後Aの内部エネルギーを求めているところで、何故定積変化の熱量の式が使えるのでしょうか。 αから熱を与えるとAの体積はV0+V0/2になってるんですよね？ これはAがしている仕事ではないということでしょうか。よろしくお願いします🤲🏻

24 熱 28*A,B 内には気体がnモルずつ入っていて はじA めの圧力、体積、温度はともに Po, Vo, To である。 n To B Vo n 加熱器αから熱を与えると, ピストンは滑らかに動 Vo きBの体積は となった。この間,冷却器 β で熱 2 を奪い, B内の温度は T に保たれている。 気体の定積モル比熱をCとし To Vo β以外は断熱材でできているものとする。 (1) A内の気体の内部エネルギーの増加はいくらか。 (2)α から与えた熱量を Q1 とすると, βにより奪った熱量Q2はいくらか。

図一のように、コンデンサーの両面に同じ電荷が溜まるなんてあり得るんですか？

27 A B C C C + Q + Q Q A d-x B d+x C₁=d-x CE Ex=1-x C₁ C₂ d-x d 図2 はじめは,Bが高電位で図1のように 正･負が並ぶ。 Q=CVより,B上には Q+Q=+2CV あとは図2の状態になり Q₁ + Q₁ + Q₂ - Q₂ d. ES dc d-x

赤線部が分かりません… なぜ電圧が等しいのか教えてください🙏

34 図のように、電気容量がそれぞれ 2.0 μF, 6.0 μF のコンデ ンサー C1, C2 と、電圧12Vの電池, スイッチ S1, S2 を接 続した。 最初 S11 S2 は開いており,Ci, C2 に電荷は蓄えら れていないものとする。 (1) S, のみ閉じたとき, C, の電気量Q] [C] を求めよ。 (2) 次に, S, を開いてからS2を閉じた。 C1, C2の電気量Q', Q2 [C] をそれぞれ求め a よ。 -12V C S₂