問題
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電気量保存の法則 ②
物理
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
気容量 C(F)のコンデンサー C1 と C2, および
スイッチS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。
. b 2
an
E1 E2
操作Ⅰ スイッチ Si を a1, スイッチS2を2に順に接続した。 コンデンサー
XO
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 bi, スイッチS2をb2に順に接続した。 このとき,コ
ンデンサーC」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QQとすると、Q=Q1+Qである。一方、キルヒホッ
(2) (V)である。 Q1.
フの第二法則よりVをQ1 Q2,Cで表すと, V =
=
(4) 〔C)である。
Q2 を C, Vを用いて表すと, Q1 = (3) (C), Q2
操作Ⅲ スイッチ Si を a1, 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C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
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〉
12/218/
のとき, 右側の極板には正の電荷
i+Q
かえられている。 コンデンサー C1
にかかる電圧はV[V] なので,蓄えられる電荷Q[C]
は,Q=CV[C]
E₁
V
時間について指示がない場合は, 十分に時間が経過
したときを答える。
EiE2は名前で実際の電圧はVO
(2)スイッチを切り替える前, C, の右側の極板およびC2 の左側の極板に蓄え
られている電荷は,それぞれQ=CV [C], 0 [C] である。 スイッチを切り替
えると,電荷が移動し, それぞれQ[C] Q2[C]となる。 Q1 Q2 を正と仮
定して、向かい合うCの左側の極板と C2 の右側の極板に蓄えられている電
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