どうして電池の仕事がコンデンサーのだけになるんですか？ 抵抗にも仕事しないんですか？？ 教えて欲しいです🙇‍♀️

必解 107. <スイッチの切りかえによる電荷の移動〉 R R[Ω] 図のように,電圧 V [V], 2V [V] の電池 E1, E2, 電 S1/S2 気容量がいずれもC[F]のコンデンサー C1, C2,抵抗値 R[Ω] の抵抗 R, スイッチ S1, S2 が接続されている。最 初, スイッチ S, S2 は開いていて, C1, C2 には電荷は蓄 えられていないものとする。 また, 電池の内部抵抗は無 視できるものとする。 次の問いに答えよ。 (1) S を閉じてから十分に時間が経過した。この間に電池 E がした仕事を求めよ。 の C2. C[F] C1 C[F] T E1 VVX E2 Vo [V] 2V (V) (2)次に,S1 を開き S2 を閉じた。十分に時間が経過した後のC2 の両端の電位差を求めよ。 また,この間に電池 E2 がした仕事を求めよ。 [し] VOX (3) 続いて, S2 を開き, S1 を閉じた。 十分に時間が経過した後, S を開き S2 を閉じた。さら に十分に時間が経過した後の, C2 の両端の電位差を求めよ。 (4)この後,(3)の操作をくり返すと, C2 の両端の電位差はある有限な値に近づく。 その値を 求めよ。 コンデンサー [17 大阪市大〕 必解 108. <極板間の電場と電位〉 真空中で図1のように, 2枚の薄い金属板 A, B を間隔d 〔m〕 は なして配置した平行平板コンデンサーの両端に起電力 V [V] の電 池とスイッチSがつないである。 dは金属板の大きさに対して十分 A IB

孤立しているから赤枠の部分も立式できると思うんですが、なぜ解答で使わないんですか？教えて下さい。

(2) S1 を開いた後、 図2のように, S2 を閉じて十分時間が経過後の Co, C1, C2 にかかる電圧をそれぞれ Vo, V1, V2, 蓄えられる電気量 をそれぞれQo, Q1 Q2 とする。 外鋼両型 C の上側の極板と C1 の上側の極板について, 電気量保存の法則より Q=CE=Q + Q1 ………… ① C の下側の極板とC2の上側の極板について,電気量保存の法則より 0=Q1+Q2 ∴ Q1 Q2 ...... ② = また, 電圧の関係式より S2 Vo = V1 + V2 ・・・・・・ ③ C1 ここで +Q(=CE) Co Qo C2 Q=CVo. Vo= C Q1 Q1=2CV1 .. V1= + Q1 2C V₁t C₁ +Qo Q1 Q2 Q2=CV2 ... V2 V2= + Q2 C V2 これらを③式に代入して 図2 Qo Q1 = -+- C 2C Q2 ・③' C CE=00+01 01=02 ① ② ③'式より Qo = 3³ CE, Q₁ = Q₂ = 1/14 2 CE

【コンデンサーの繋ぎ変え問題】 操作1の時にC1の左側にマイナスが溜まるのはわかるのですが操作2で写真二枚目のように繋いだ時に左側にマイナスが溜まるのかわかりません。電池の正極についているので時間が経てばプラスの電荷が貯まりませんか?

問題 93 電気量保存の法則 ② 次の文中の空欄にあてはまる式を記せ。 図のように、電圧V 〔V〕の電池 E1 と E2, 電 物理 C1 C2 S2 S b1 気容量 C(F)のコンデンサー と C2, および スイッチS1とS2を接続する。 はじめ, スイ ッチは開いた状態であり, コンデンサーは電 荷を蓄えていないものとして,次の操作 I か らⅢを順に行う。 L b2 Ja E1- -E2 操作 I スイッチS1 を a1, スイッチ S2を2に順に接続した。 コンデンサー Cの右側の極板に蓄えられる電荷は,Q=(I) 〔C〕 である。 操作 Ⅱ スイッチS を b, スイッチS2をb2に順に接続した。 このとき, コ ンデンサー C1の右側の極板および, C2 の左側の極板に蓄えられている電 荷をそれぞれQ1 Q2 とすると, Q=Q1+Q2 である。 一方, キルヒホッ フの第二法則より,VをQ1 Q2, Cで表すと, V = (2) (V) である。 Q1, Q2 を C, Vを用いて表すと, Q1= (3) 〔C), Q2 = (4) 〔C) である。 操作Ⅲ スイッチSをa,スイッチS2をa2に順に接続したあと,スイッチ S1をb1, スイッチS2をb2に順に接続した。 コンデンサー C1の右側の極板 に蓄えられている電荷をC,Vを用いて表すと, (5) 〔C) であり,コン NO デンサーC2の左側の極板に蓄えられている電荷を C, Vを用いて表すと, (6) 〔C)である。 愛媛大〉

なぜ(1)は直列で(2)は並列なのですか？ (1)が直列なのは分かるのですが、(2)が並列になるのが分かりません

390 コンデンサーの接続■ コンデンサー C1, C2, C と起 電力 30V の電池, スイッチ S1, S2 からなる図のような回路が ある。電気容量はC=1.0μF, C2=2.0μF,C3=3.0μF である。 (1) まず, S1 を閉じ、 十分時間がたった。 このとき, C1 に蓄え られる電気量 Q1 [C] を求めよ。 S1 C1 C3 30V (2) 続いて, S1 を開いてからS2 を閉じ, 十分時間がたった。 C2 に蓄えられる電気量 Q2 [C] を求めよ。 SLCHORROS ARE (3) 最後に, S2 を開いてからSを閉じ, 十分時間がたった。 C に蓄えられる電気量 [Q] [C] を求め[千葉工大改] 384,385 Q'

2枚目の問3の解答に「十分時間が経過したあと、両方のコンデンサーの極板間の電圧は1/3Vとなる」とあるのですが、1/3Vってどうやって出したのでしょうか？

A C,は極板面積S,極板間隔dの平行板コンデンサーであり,極板間には何も 入っておらず真空である。 C2はC, と同じ極板面積と極板間隔であるが,極板間 に比誘電率2の誘電体がはさまれている。 このコンデンサー C1, C2 と抵抗値R の電気抵抗R,起電力Vの電池, およびスイッチ St, S2 を使って図1のような 回路をつくった。 はじめ、スイッチ S, S2 は開かれており, コンデンサー C, C2 に電荷は蓄えられていない。 真空の誘電率をco とする。 S2 S1 ① & SV d 15 ④ EodV S2 Ha CF... 問1 スイッチ S を閉じて十分に時間が経過したとき, C に蓄えられる電気量Q として正しいものを,次の ①~⑥のうちから選べ。 Q 1 (5) 図 1 EodV Eo SV² 2d SIE C₁ = a 80 す 80 SV Q = d 20 物理 13 R Oc (3 ⑥ Eo SV de Eod V2 2S

問109のコンデンサーの問題です。 S1を端子2に切り替えたときC1の電圧が2/3Cのままである理由を教えてください。

109 ・回路とつなぎかえ> 電気量保存の法則と、電位差の関係式を用いる。 (イ)S, を端子2に入れる C2の電圧はEと等しい 「極板の間隔を2倍」 電気容量は倍 Aのほうへ電荷をもどそうとするが、 ダイオードに止められる ア) 回路は実質的に右図の実線部分となり, C1 と C2 は直列である。 C と C2 の電圧をそれぞれ V1, V2 とすると AB間の電圧について Vi+V2=E 電気量について Q=CV=2CV2 上記2式より V₁=E 別解 初期電荷が0だからCとC2の電圧の比は電気容量の逆数の比になる。 C+2CE=2/3E C の電圧 V は Vi=C+2C 2C (イ) S端子2に入れると, C2の極板間の電圧はEになるから,AB間の電位 差は Vi+E= 5 =1/32E+E=1E (ウ)BよりAのほうが電位が高いからDには順方向に電流が流れ,Dの電圧が 0になるまで電荷が移動する。 S2 を閉じた後の各コンデンサーの電位差を図のように V1, V2, Vと すると V1 + V2=V/3 ※A← ...... ① また、各コンデンサーに蓄えられている電気量はそれぞれ Q=CV1 Q2=2CV2 Q3 = 2CV3 点A側の電荷の保存より +Q+Q=+/CE+0 ゆえに Vi+2Vs = 212/2E 点P側の電荷の保存より -Q+Q2=1/3CE+2CE ゆえに Vi+2V2=1/32E -E q=Q₁==ce, 2 V-22-1/21. v= Q = 5 E₁ -3 ③ 5 ①, ②, ③ 式より V1, V2 を消去して V3 を求めると Vs= よって, 求める Q3 は 12 Q3=C₁V₁=2C ×52E=CE 12 別解 S2 を閉じた後の図で,点A, Pの電位をx, y と仮定する。点P側の 極板の電荷の保存より Cx(y-x)+2C×(y-0)=-12/3CE+2CE 点A側の極板の電荷の保存より C×(x-y)+2C×(x-0)=+/3/3CE+0 -E, =1/72E.y=1/2E -E 上記2式より x= 5 よって,C の電気量 Q, はQ=2C×(x-1)=2C×(1/E-0)=1/CE (エ) 極板の間隔を広げると電気容量が小さくなる※B。 「Q=CV」より,Q3が 一定ならば,C3 が小さくなると V3 は増加することとなる。 電荷はダイオードDを逆方向に流れることができないから, C3 の電荷が(ウ) のまま保たれる。 V1 Cx=2C×12=cQ==.22CE 2 11 2 _1.Q2 5 1 = U = 1 x V² - 1 · 2 0 - 1 0 ( 2 ) ² - 1 IC (CE) - CE = -CE2 25 144 2 2C 2 2C V20 E S1 |C1 P• ・C C 2 2C A A C₁ C₂ C1 B V3 C 2C より V1+V2=V3 S2 を閉じる前 A V₁ ※ A Vi+ V2=V V3 = V HE 2C B +2/3CE CE C3 P +2CE C21 2C-2CE B S2 を閉じた後 Ax 0 電位差 0 2C S₂ 文 C31 2C0 電位差 0 2C 気容量がいずれもC〔F〕のコンデンサー C1, C2, 抵抗値 108. 〈スイッチの切りかえによる電荷の移動> 図のように、電圧 Vo [V], 2V 〔V〕 の電池 E1, E2, 電 [R[Ω] の抵抗 R, スイッチ S1, S2 が接続されている。 最 初, スイッチ S1, S2 は開いていて,C1, C2 には電荷は蓄 えられていないものとする。また, 電池の内部抵抗は無 1+ 視できるものとする。 次の問いに答えよ。 Vo (V) E2 2V (V) (1) S, を閉じてから十分に時間が経過した。 この間に電池E」 がした仕事を求めよ。 (2) 次に, S, を開きS2を閉じた。 十分に時間が経過した後のC2 の両端の電位差を求めよ。 また, この間に電池 E2 がした仕事を求めよ。 (3) 続いて, S2 を開き, S1 を閉じた。 十分に時間が経過した後, Si を開き S2を閉じた。さら に十分に時間が経過した後の, C2 の両端の電位差を求めよ。 (4) この後,(3)の操作をくり返すと, C2 の両端の電位差はある有限な値に近づく。その値を 求めよ。 S ◆BC=es より電気容 量は極板間隔dに反比例する。 S₁ 180 114 コンデンサー 89 B R R [Ω] C₁ C [F] 109. 〈ダイオードを含むコンデンサー回路とつなぎかえ> 次のア~ウに当てはまる式を記せ。 また,エは指示通りに解答せよ。 A S2 C2 C [F] tr 図に示した回路において, C1, C2 は電気容量がそれぞれC, 2Cの平行平板コンデンサー, C3 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, S, S2はスイッチ, Dはダイオードである。 初め, C1, C2, C3 の電荷は0で, S1, 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。 まず, S1 を端子1に入れて C1, C2 を充電した。このとき、 C の極板間の電圧はアである。 次に, S1 を端子2に入れて, 十分時間が経 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、 と C3 にはウの電気量が蓄えられる。 次に, S2 を閉じたまま, Cg の極板 に広げた。 この操作の後, Ca における極板間の電圧 V, 蓄えられている電気 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 れを区別してエに示せ。 S₁ E 12 =C2 B 110. 〈4枚の導体板によるコンデンサー回路) 次のア~スソーチの中に入れるべき数や式を求めよ。 る文章を解答群から選べ。 ただし,数式はC, V, dのうち必要なも

一番のc1とc2の電気量が等量というのがなぜなのか教えてください

134 第4編 電気と磁気 234. コンデンサーの接続 コンデンサー C1, C2, C3 と起 電力 30Vの電池, スイッチ S1, S2 からなる図のような回路が ある。 電気容量はC=1.0μF, C2=2.0μF, C3 = 3.0μF である。 S₁ lo HE C1 Q2 〔C〕 を求めよ。 1+ 30V Cz (N) まず, S1 を閉じ,十分時間がたった。 このとき, C1 に蓄え られる電気量Q」 [C] を求めよ。 D (2) 続いて, S, を開いてからS2 を閉じ,十分時間がたった。 C2 に蓄えられる電気量 [千葉工大 改〕 228.2 (3) 最後に, S2 を開いてから S1 を閉じ,十分時間がたった。 C1に蓄えられる電気量

D側のq1が負、q2が正、q3が負になる意味がわからないです。 何故ですか？

発展例題42 コンデンサーを含む複雑な回路 物理 図の回路において,Eは内部抵抗が無視できる起電力 9.0 Vの電池, R1, R2 はそれぞれ 2.0kΩ, 3.0kΩの抵抗, C1, C2, C3 はそれぞれ 1.0μF 2.0μF, 3.0μF のコンデンサーで ある。はじめ,各コンデンサーに電荷はなかったものとする。 (1) 十分に時間が経過したとき, R, を流れる電流は何mAか。 (2) 各コンデンサーのD側の極板の電荷は何μC か。 指針 (1) コンデンサーが充電を完了し ており、抵抗には定常電流が流れる。 (2) 電気量保存の法則から、各コンデンサーに おけるD側の極板の電荷の和は0である。 解説 (1) R1, R2 を流れる定常電流をI とすると, I= (Iの計算では, V/kΩ=mA となる) (2) 図のように,各コンデンサーの極板の電荷 を Q1, Q2, Q3 〔UC〕 とする。 はじめ各コンデンサ の電荷は0なので、 電気量保存の法則から. -g+Q2-93=0 ...① R, の両端の電圧は, C.. C の電圧の代数和に 等しく, R2 の両端の電圧は, C3,C2 の電圧の 代数和に等しい。 したがって, 9.0 2.0+3.0 =1.8mA 2.0kΩ 1.8mA A 3.0μF +qi 1.0 μF 9₁ 2.0×1.8= 3.0×1.8= R₁ C1 +93 D 91 93 1.0 3.0 19. 電流 245 93 93 92 + 3.0 2.0 発展問題 500 C D 3.0k R2 C2 92 +q22.0μF B B 式 ②,③は, μC μF となる。 =V 式 ①,②, ③ から, α=4.8μC, g2=8.4μC, g3 = 3.6μC C: -4.8μC, C28.4μC, C-3.6μC

電気量保存の法則において、なぜ電荷を持った同じ材質の2物体を接触させると電気量は等しくなるのですか？ 高校までの範囲で理解できるのなら教えてほしいです！

(2)の立式がよく分からないです。 電圧の代数和？の符号が特に分からなくて💦

コンデンサーを含 発展例題 31 図の回路において,Eは内部抵抗が無視できる起電力 9.0 R₁ V の電池, R,, R, はそれぞれ 2.0kΩ, 3.0kΩの抵抗, Ci, C2, A 2 C3 はそれぞれ 1.0μF, 2.0μF, 3.0μFのコンデンサーである。 はじめ、各コンデンサーに電荷はなかったものとする。 A010 (1) 十分に時間が経過したとき, R, を流れる電流は何mAか。 (2) 各コンデンサーのD側の極板の電荷は何μC か。 指針 (1) コンデンサーが充電を完了し ており、抵抗には定常電流が流れる。 (2) 電気量保存の法則から、各コンデンサーに おけるD側の極板の電荷の和は0である。 解説 (1) R1, R2 を流れる定常電流をI とすると, I= (I の計算では,V/kΩ=mAとなる) (2) 図のように,各コンデンサーの極板の電荷 を Q1, Q2, Q3〔μC〕とする。 はじめ各コンデンサ の電荷は0なので、 電気量保存の法則から, -9₁-92-93=0 1 R」の両端の電圧は, C, C3 の電圧の代数和に 等しく, R2 の両端の電圧は, C3, C2 の電圧の 代数和に等しい。したがって, 発展問題 9.0 2.0+3.0 =1.8mA A 2.0kΩ +9₁ 1.8mA HH 1.0μF -91 2.0×1.8= 3.0μF イト C₁ MEGROND E 91 1.0 C +Q3 T" D 93 3.0 93 92 + 3.0 2.0 C ..3 R2 C₂ 3.0kΩ th-₂ 92 +q22.0μF B UF となる。 B 式②、③は、 UC 3.0×1.8=- 式 ① ② ③ から, q=4.8μC, g2=8.4μC, Q3=3.6μC C₁ -4.8 μC, C₂: 8.4µC, C3: -3.6μC 抵 の に正 圧言 測定 (A) V (1 (2 (B) I₂ (3) (4) 294.F 力EG は, (3) こと (1) (2) E