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100, 2010, 30Ωの抵抗R,, Ry, R,, 電気容量
コンデンサーを含む画 図のな, 内部抵
ンサーC, Caに電荷はないと。
グスイッチ5,, Saからなる回路がある。 次の文の
流れる電流は(ア )Aで。
の3.0VのE, 値がそれ
それぞれ, のC,, Cz, およ
19, 電 249
'S
R, 100
5
1,0uF 2002
適切な数値を入れしよ。ただし, はじめ, コン
A0E
極板A
'S
R。
インを開いたままS,を閉じた。その直後にR,に
4.0F 300
ゥ V, その極板Aにたくわえられる電荷は(
の両端の電位差は(
)Vである。
エ )Cであ
多
40
|ケ V, C,の極板Aの電荷は(
コ )Cとなる。 (12.三重大 改)→例題顔41· 42)
『口
問題 501
R,
U==CV?=x(4.0×10-)×0.50"=5.0×107J
(3) (カ) Szを閉じてから, 十分に時間が経過したとき, C,.
Caには電流が流れない。 R2 の両端の電位差は(イ )と同じく,
V: Ci
OC
A0'I
(キ) C2 の極板間の電位差は, 並列に接続されている R, の両
端の電位差と等しい(図2)。 R, の両端の電位差 V3[V]は,
A+Q
V C。
I
=1.5V
20
図2
V;=R,I;=30×-
(ク) 極板Aは電位が高い方なので, 正の電荷をたくわえている。その
電荷をQ:[C]とすると,
Q=CVs=(4.0×10-)×1.5=6.0×10“C
(4) (ケ) Sz を開く前((3)の状態)で, C, の下側の
極板にたくわえられている電荷は負電荷であり,
これを -Q[C]とすると,
-Q=-C,Vz=- (1.0×10-)×1.0
=-1.0×10-6C
Szを開き, S, を開いて, 十分に時間が経過したと
きの C。の両端の電位差を1V[V]とする。図3の
破線で囲まれた部分の電荷の和は正なので, 各極
板の電荷を q.[C], 9:[C]とすると,
9:=C,V=(1.0×10-6)×1V
42=C,V=(4.0×10-)×1V
電気量保存の法則から, (3), (4)の各状態で, 図3の破線で囲まれた部
分の電荷の和は保存される。破線部分には -Q{[C], Q:[C]の電荷
があったので、
①(4) Sz. S, の順に開い
ており、図3の破線で目
まれた部分の電荷の和は、
(3)のときと等しく、
-Q+Q{=5.0×10*C
である。また, S, を開い
たとき, 抵抗 R, R,を
通じて、C, の上側の種
板と C。の下側の極板の
間に電流が流れる。十分
に時間が経過すると、 C,
の上側, C。 の下側の種
板は等電位となり、 電流
が流れなくなる。このと
き,C., C.の極板間の
電位差は等しく,両者は
並列接続になるとみなも
1b
+q
92}
92
図3
0+,0-=D+'b
(1.0×10-)×V+(4.0×10-9)×V=(-1.0×10-)+(6.0×10-)
V=1.0V
(コ) 極板Aは電位が高い方なので, 正の電荷をたくわえている。その
電荷 9.[C]は,
42=C,V=(4.0×10-)×1,0=4.0×10→C
別解)(コ) コンデンサーの並列接続では, 電荷が電気容量の比に
分かれる。-Q/+Q{=5.0×10-Cの電荷が1:4に分かれ,求め
る電荷は, 4.0×10→Cとなる。
°2
501. 非直線抵抗とコンデンサー
解 (1) 8.8W (2) 1.27+1.1/=6.0 (3) -4.0×10“C
(4) 7.29
指針 Sを閉じた直後, コンデンサーCは抵抗0 の導線とみなすこと
ができ, 電球Lと抵抗 R, の並列接続に, R,と R,の合成抵抗が直列接
続されていると考えられる。十分に時間が経過すると、, Cには電流が流
れこまなくtr
