高校物理　コンデンサー 下の写真の問題の問6で 静電エネルギーの変化量　と　電池の内部エネルギー変化量の符号の関係がわかりません。 答えはそれぞれ　-1/2IVΔt 、　IVΔt です。 この問題ではIは電流の大きさであり、 静電エネルギーの変化量=1/2ΔCV^2、ΔC... 続きを読む

教·エ·応生: 3' 3 次の文を読み、以下の問いに答えよ。 (配点比率 医: 4 外りように, 一辺a[m]の正方形の金属板を極板とする平行板コンデンサーが起電力V[V] 可能な電池に,スイッチSを介して接続されている。極板間の距離はd[m]である。この ーンテンサーに,厚さ d, 上下面が極板と同形である。誘電率e[F/m]の誘電体の板が,極板の 辺に沿うように挿入されている。コンデンサーを充電した後,誘電体をコンデンサーから引き出 すとき,どのような力がはたらくかを調べたい。 1ぶすます 以トでは、誘電体の位置を,極板の左端から誘電体の左端までの距離x [m]で表すことにす る。以下の問いに解答するとき,極板の端の効果,電池の内部抵抗,導線の抵抗,摩擦力は無視 できるものとする。なお, コンデンサーは大気中におかれており, 空気の誘電率は,真空の誘電 率Eo(F/m]に等しいとしてよい。 い ) 問1 誘電体がx=0の位置にあるとき,スイッチSを閉じ,回路が安定するまで十分に充電 い してから,スイッチSを開いた。このとき, 極板に帯電している電荷 Qo[C]はいくらか。 問2 間1の操作の後, スイッチSを開いたまま, 誘電体を極板から距離x引き出した。このと きの,コンデンサーの電気容量 C(F] と,蓄えられた静電エネルギーU[Jを求めよ。なお, 答えはa, d, e, Eo, X, Vの中から適するものを用いて表すこと。 問3 一般に,物体には位置のエネルギーが小さくなる向きに力がはたらく。この考えを用いて, 位置xにおいて誘電体にはたらくカの向きはどうなるか, 答えよ。どのように推論を進めた か簡潔に述べよ。 上記と同様のことを, スイッチSを閉じたままで行うと, 誘電体にはたらく力はどうなる

波線部分の質問です なぜ符号がマイナス(仕事をされる)なのでしょうか？

定 積 Cvと Cp の関係式り SAd F L 月 定数をRとする。 (1) 定積変化で上げるとき,内部エネルギーの変化を求めよ。 (2) 定圧変化で上げるとき, 気体に与える熱量を求めよ。 今年 解(1) 定積だから WAB=0 第1法則より 4UAB=QAB : AUAB=nCv4T …① O 一方,QAB=nCv4T (2) 内部エネルギーは温度で決まるので, 圧ナ 温度の等しいBとCの内部エネルギー は同じ。①はBとAの差だが, 同時に CとAの差としても使える(ここがポイ ント)。 0%3Dニー B 030 等温線上では 内部エネルギー は同じ AUAC=4UAB=nCy4T P A: C -T+4T 一方,定圧なので /T定圧 W=-PAV=-れR4T 第1法則より NCVAT=QAc+(-nR4T) V V+AV 体積 EX1 定積Cvの気体nのを 4T上昇させたい。気体

教えてください(＞人＜;) 次に以降がわからないです・

(i) 図2に示すように、真空中に置かれた2枚の平行金属板 A, Bからなる平行 CI(解答群) 板コンデンサーと起電力 V。 の直流電源,抵抗値Rの抵抗,さらにもう一つの VQ d V.Q (イ) 2d 2V,Q (ウ) d 電気容量 C, のコンデンサー(以下 C, とよぶ)からなる回路がある。平行板コ ンデンサーの極板 AB 間の距離はdである。 ただし, 最初の状態では平行板 () VQ VQ (オ) 2 カ) 2V,Q コンデンサーならびに C」 に電荷は蓄えられておらず、 スイッチS,と S,は開 いているものとする。 (の) 2V。 2Q (ケ) V。 S」 R V。 (サ) 2 ) 2V。 CVQ Q+ C,V。 Q (セ) Q+CV。 (CV.) (ソ) Q+ CV。 (ス) V,Q (タ) (Q+ C.Vo) CV3Q VQ (ツ) 2(Q+ C,V.)* (チ) d (Q+ C,V.)? GVGQ 2(Q+ C,V) A (テ) (ト)コンデンサーC (け)抵抗 (=) 平行板コンデンサー (ス)内部エネルギー (ネ)摩擦熱 図2 の)ジュール熱 ) 増加している (E) 減少している S;は開いたまま, S, を閉じ,じゅうぶん時間が経過した状態で,極板 Aに は-Q(Q>0),極板Bには +Qの電荷が蓄えられていた。この状態を状態 (7)変化せず等しい (a)とよぶ。このとき極板 AB間の電位差は であり、S」 を閉じてか ら状態(a)に達するまでの間に電池がした仕事は である。平行板コ ンデンサーがこの間に蓄えた静電エネルギーは である。 の差は,回路中の として消費された。 と で 次に,状態(a)から, S」 を開いたあと, S2 を閉じ,じゅうぶん時間が経過し たものとする。極板 AB からなる平行板コンデンサーに蓄えられている電気量 である。また, は であり,C」 に蓄えられている電気量は 平行板コンデンサーと C, に蓄えられている静電エネルギーは, それぞれ (10) である。先の状態 (α)で両コンテデンサーに蓄えられて と いる静電エネルギーの和は で与えられるが、 と (10) の和はこれと比較すると 0

この問題教えてください！

っのように、2個のコンデンサーC1, C2 と抵抗、スイッチからなる回路がある。C1, C2の電気容量はそれぞれ 20であり、Ca には電気量Q (Q>0) の電荷が蓄えられている。C2には電荷が蓄えられていない。スイッチは閉 . 分に時間が経過した後の、 コンデンサーC」 の電圧を表す式として正しいもの、 下の①~⑥のうちから一つ選べ。 Q-Cv 16 +Q -Q 00 C. Cz 抵抗 スイッチ 図 3 00 3C 2C 2Q 3C 2Q C

良問の風102（5）についてです。 解説の1/2C12V ^2は0にならないのですか？ 抵抗のジュール熱は電流が流れた時に発生するのではないのでしょうか？

102 図はコンデンサー C, Cr C,(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S, 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 サーにも電荷はない。 1、まず、スイッチ S, を閉じ、 C, と C。 とを充電した。 Sa S (1) Cに書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。

物理のコンデンサーの問題です。 3枚目のマーカー部分はなぜVcの値ではなくVrを使っているのでしょうか。 点Tのときは3/5Vだと思ったので… 見にくいかもしれませんが、得意な方お願いします🤲

る。タッチスイッチには様々な方式があるが,ここでは比較的簡単に実現できる B 人体とタッチ電極間に発生するコンデンサーの電気容量を利用したタッチス イッチはスマートフォンをはじめとした家電製品,産業機器等で広く使われてい k なぶ 方式について考える。 人体と電極の間に生じる電気容量を検出することを目的として,図2のように 電圧Vの直流電源原,スイッチ, 抵抗値 Rの抵抗,電気容量Cのコンデンサーを 導線でつなぎ,Gを接地する。はじめ,スイッチをa 側に入れて十分に時間が 経過したのち,スイッチをb側に入れかえる。このときのコンデンサーの電圧 V。の時間変化をオォシロスコープで測定すると,図3が得られた。図3の横軸は 時間,縦軸は V。を示すものとする。また, 図3の点Sはスイッチをa側からb 側に入れかえた瞬間を示している。 スイッチ P R b arンャンサ V し G 図 2 S 図 3

（2）では独立してるC1を式に使っているのに（4）で独立しているc3を式に入れていない理由がわかりません。

コンデンサーのつなぎ換え 図の回路で, 409 Ci, C2, C3 は電気容量3.0μF, 2.0 μF, 4.0 μF の コンデンサーであり, Eは50Vの電池, Si, S2 は S」 3.0 μF=Ciに スイッチである。最初, S1, Szはともに開いてお E-50V り,Ci, C2, C3に電荷はないとする。 (1) まず, S」 を閉じた。 Ci に蓄えられた電気量と, C」の極板間の電位差を求めよ。 (2) 次に, S」を開き, S2 を閉じた。 C2に蓄えられた電気量と, C2 の極板間の電位差 を求めよ。 S2 2.0 uF= C2 4.0 μF= Cs (3) 次に,S2を開き, S」を閉じた。C」 に蓄えられた電気量と, C」の極板間の電位差 を求めよ。 →2, 例題102 V

極板の左半分と右半分が並列接続されたものと考える。 左半分の電気容量は〜、右半分の電気容量は〜。 よって2つの合成容量は〜。 みたいな解答ではだめですか？？

図2のように,極板間の下半分を誘電体で満たし, その誘電体の上面を厚さの無視 4. 誘電体の挿入 極板間が空気で, 電気 容量 C(F)の平行板コンデンサーに, 電圧 V Wの電池をつなぎ,図のように, 比誘電率 5の話電体を極板間に挿入する。次の(1), のの場合において、コンデンサーにたくわ えられる電気量はいくらか。 ント (1) 誘電体の入っている部分と,入っていない部分が並列に接続されてい O0 金属板 誘電体 V[V] 誘電体 図2 図1 できる金属板で覆った場合。 える。

(2)はなぜb向きなんですか？？

457. 電気量の変化 図のように,極板の間隔がdで,電 気容量が3.0×10-8Fの平行板コンデンサーに, 10Vの電 池を接続する。Oは検流計である。 次の各間に答えよ。 (1) コンデンサーにたくわえられる電荷はいくらか。 (2) 電池を接続したまま極板の間隔を3dに広げた。こ のとき, 検流計を何Cの正電荷がどちら向きに移動する か。向きは図の a, bの記号を用いて答えよ。 ヒント(2) このとき, 極板にたくわえられる電気量は減少する。 a b 10V 3.0×10°F 例題の)

回答の5行目から先が何しているのかさっぱりわかりません。 V₁=V₂=C₃/(C₁₂+C₃)×V これの最後の項は何を表しているんですか？上の比と式の関連性も分かりません。

コンデンサー(キャパシタともいう)には, 電気を蓄える。 解答 C, と C. の合成容量を Ca[uF]とすると, 並列接続より、 直流電流を 195 199 例題41 コンデンサーの並列·直列 右図の回路で,C, Ca, Caは電気容量がそれ ぞれC=2.0[uF], C;=4.0[uF], C;=9.0[uF]の コンデンサー,Vは電圧が1V=50[V]の電池であ る。スイッチを閉じたとき, Ci, Ca, Cs にかか る電圧V[V], 14[V], 14[V]をそれぞれ求めよ。 ただし,初め各コンデンサーには電荷がなかった ものとする。 理 V センサー 64 V=V%で電圧が等しいので, Cip=C;+ C=D6.0[uF] Cz と Caは直列接続であり,電気量Qが等しいので, 直列地 Q=CV より, *直列接続:Qが等しい ので,CとVは反比例 する。 *並列接続:Vが等しい ので,QとCは比例する。 続の合成容量の式が使える。 Q= CV より、CとVは反比例するので, Vi:Vs= C。: C, よって, i=V:=- Cs 9.0 -×50= 30[V] V= 三 Ciz+ Cs 6.0+9.0 V%=V-V= 20[V] 例題42 初めに電荷を蓄えているコンデンサーを含む接続» 197 205 208 右図で、C. C:は電気容量がともにC[F]のコンデ ンサー, Vは電圧 V[V]の電池である。初め, Ciには +2CV」-2CV %3 C C。 右図の上らに2CVI の雷気景が萎えられていた。