Physics
高中
已解決
37番なのですが、赤線のところが何を表しているのかが、わからないです
また37の解説自体もしていただけるのありがたいです！
並列での静電エネルギーは, Q一
注目して Q2/2C=(C,V)2/2(C+
を用いると早い。
37
スイッチを切ったので電気量
1/2 CVは不変となる。
W2=静電エネルギーの変化
1
(1/1CV) ²
2C
=
8
9
14
23
CV2.
C.V²
2
cv²-cv²-cv²
=
9
コンデン
をする。そんなケースでは、
+(外力の仕事)=JU+ (ジュール熱材)
左辺は供給分を、 右迎は行き先を表している。 この式もこの式
その場の状況に合わせて立てられると理想的だ。
EX1 電気容量C[F] のコンデンサーを起電力 V [V]
の電池で充電するとき, 抵抗で生じるジュール熱を
求めよ。
充電が終わるまでに電池はQ=CVの電気量を通す。 電池のした仕事は
W=QV=CV このエネルギーはコンデンサーの静電エネルギーと
ジュール熱に使われる。
cr²=CV²+H
A H=1CV² (J)
35 電圧Vで充電された電気容量 Cのコンデンサー
電
抗で発生する熱量を求めよ。
スイッチを入れる。抵
池をつなぎ,
36 容量Cのコンデンサーは電圧Vで充電され, 容量
C の方は電荷を蓄えていない。 スイッチを入れ、 十分
時間がたつまでに発生するジュール熱圧はいくらか。
V
V
3V
C₁
EX2 起電力 Vの電池につながれた電気容量 Cのコ
ンデンサーの極板間に、極板間隔のの厚みを
もつ金属板をゆっくりと完全に挿入する。 この間
に外力のする仕事 W はいくらか。 スイッチは閉じられたままである。
園 極板間隔が3になったのと同等で、容量は開隔に反比例するから、18Cにな
る。挿入の間に電池を通る電気量は2CV-CV=1/32CV
(電池の仕事) + (外力の仕事) (静電エネルギーの変化)より
S W₁=-
cv+v+w=13c-v²-1ov²
CV²
実は金属板は極板から引力を受けているので、
ゆっくり入れるには外力を右向きに加えている必要
がある。そのため外力の仕事が負になる。 誘電体を
入れる場合も同様だ。ただ、保存則を立てるときに
は、外力の仕事は正で, エネルギーが回路に供給さ
れたと思っていた方がわかりやすい。
紛らわしさを避けるため回路の抵抗をカットしたが、抵抗が入っていても、
“ゆっくりと”挿入するときは電流が無視でき、ジュール熱も無視できる。
極板から受ける力
37. Ex 2 で,続いてスイッチを切り、挿入した金属板をゆっくり引き抜くのに
要する仕事 W2 はいくらか。
Q&A
Ex1で回路に抵抗を入れないときはどうなるんですか。 電池のした仕事が
QV, たまった静電エネルギーが 1/20V くい違ってしまいますよ。
外力
どんな導線でも現実にはわずかな抵抗をもっている。 抵抗が小さいと流れる
電流が大きいから、やはりジュール熱はちゃんと 12/2QV発生しているんだ。
ちょうでんどう
O
でも、超伝導とかいって本当に抵抗を0にもできるって聞きましたよ。
Q なるほど。 ドンブリに入っている水をコップ
に移すようなものなんだ。 コップの容積がドン
ブリの半分しかないから、残りはいやが応でも
あふれてしまうというわけですね。
A うん。 ザバッとあけるからね。 でもね、 しず
しずと水をそそいでいったらあふれないですむよ。
A ウーン･･････そうくると思ったよ。 たしかにその場合は熱にはならないね。 た
だ、急激に大きな電流が流れるから、回路が1つのコイルの役割をして、コン
デンサーとの間で電気振動という現象 (p 114) が起こる。 すると電磁波として
1/12 QVは出ていってしまうんだ。 もっとも,超伝導が起こるような低温では電
池がイカれているだろうけどね。
ドンブリ コップ
QV
解答
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公式であったんですね