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物理 高校生

(シ)で直列(問題の図4)と並列(問題の図5)の時のコンデンサーに蓄えるエネルギーを比較しているのですが(シ)の解説で0<ω^2LC<2の時とあるのですがどうしてこの範囲になるのか分かりません。 ω^2LCが2より大きい値を取った時は考えないのでしょうか? 出典:難問題の... 続きを読む

Chapter 1 電磁気 Section 4 交流と荷電粒子の運動 192 例題 35 交流回路② 以下の空欄(ア)~(シ)にあてはまる式または語句を解答用紙の該当す る欄に記入せよ。 また, 空欄(a), (b)にあてはまる答えを図3から選び、 その番号を解答用紙の該当する欄に記入せよ。 る。したがって、同じ電圧振幅 V を発生する交流電源に接続するとき, コンデンサーが蓄えるエネルギーの最大値は直列接続の場合( [J] であり, 並列接続の場合(ク) 〔J〕 である。 また, コイルが蓄え るエネルギーの最大値は、 直列接続の場合は) [J] であり,並列 接続の場合は) [J] である。 並列接続の場合, コンデンサーが蓄 えるエネルギーの最大値とコイルが蓄えるエネルギーの最大値が等 しくなるのはω=)〔rad/s〕のときである。 コンデンサーから放射される電磁波の強さは, コンデンサーが蓄積 するエネルギーに比例するとしよう。 交流電圧源の電圧振幅 Vo を一 として、交流電圧の角振動数を変えて電磁波の放射エネルギーを大 きくしようとするとき, コイルとコンデンサーの直列接続と並列接続 とを比較するとシン) 接続のほうがより強く電磁波を放射すると考 えられる。 図1に示すように, 電気容量がC〔F〕] のコンデンサーを角振動数ω [ rad/s ] の交流電圧を発生する電圧源に接続する。 回路には時間を [s] として,図2に示すようなIo cos wt 〔A〕 の交流電流が図1の矢印の 向きを正として流れる。 t=0s でコンデンサーの電圧は0Vで,コンテ ンサーの蓄える電荷はOCであった。 交流電流が流れることによって 時刻に図1のコンデンサー上側の極板が蓄える電荷は) [C]で あり、コンデンサー両端の電圧は() [V] である。この交流電圧 はコンデンサーの極板間に,時間的に変動する電界を作る。 変動する電界付近には, 変動する磁界が発生する。 図2の0<t< / 200の間では,コンデンサーの極板間の電界の向きは図3の(a) の向きである。この向きの電界の時間変化率は0<t < π/20 の間で正 であり、この間に変動する電界は、コンデンサーの上側極板に流れ込 む電流が,そのままコンデンサーの極板間を流れるものと考えた場合 に発生する磁界と,同じ向きに磁界を発生する。 したがって,0<t <π/20の間にコンデンサー周囲に発生する磁界は図3(b)の向 きである。 この磁界の周りには、変動する電界がさらに発生する。 こ うして、コンデンサーの周りには、次々と変動する磁界と電界が発生 し、周りの空間に伝えられる。 これが電磁波である。 光の速さをc[m/ s] とすると,このコンデンサーから放射された電磁波の波長は(ウ) [m〕 と計算される。 コンデンサーから電磁波を発生させるとき, コンデンサーとコイル を接続した回路がよく用いられる。 電気容量C [F] のコンデンサーと 自己インダクタンスL [H] のコイルを,図4のように直列接続する場 合と,図5のように並列接続する場合を比較しよう。図4の直列回路 I cos at 〔A〕 の交流電流が流れるとき, 電圧源が発生する電圧の振 幅は国〔V〕である。 一方, 図5の並列回路のコイルとコンデンサー Vosin at 〔V〕 の電圧を加える場合には, コンデンサーに流れる電流 の振幅は(オ) [A], コイルに流れる電流の振幅はカ) [A] であ 図 1 考え方の キホン 電流 415 図4 電流 [A] Io 0 -10 2ω ② 3 w2w 図2 図5 2x 時間 t(s) コンデンサー -0 電流 図3 (同志社大) 交流で電圧や電流を求める場合、 普通は,振幅(最大値) と位相を 別々に処理すればよい。 振幅はオームの法則から求め、位相はπ/2 だけ進むとか遅れるとかを判断し, cot+π/2とかwt-π/2とかとすればよい。ただ この問題では、設問の順序からみて、 微分や積分を用いて解答するのが、出題者 の意図であろう。 1-4 交流と荷電粒子の運動 電磁気 193

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物理 高校生

平均の速度と瞬間の速度の求め方の違いを教えて下さい。 教科書の言っている意味がよく分かりません…

③)同じ還さきに人むち坦 4 たーー ーートー ある。一門根上の運動の場合は、そ 5折rme 8 の向きを正・妥の符号で炎すことが できるょ。 一直線上の運動で。 運動の向きが 変わらない場合、変位(氏Ss⑤ =や) の大きさは移動距離(一の長き) に 等しい。一方, 途中で折り返したり, 一直線上でない運動をする場合は, 変位(同國@,。 @ =ゆあ) の大ききと移 動距離(一つ, ヽヘーの長き)は異なる。 図6@ のような, 一交線上の 100m 走を考 える。 時刻 ヵ(s】での走者の位置を r,【m】, 時諸 なfs】⑭ <での位置を xa(m】とする。 アァ この2 点問の変位(人古の突化2x4==) は 一 経過本間(W知の(の) プ/(=>はゎぁーで表される。このとき 生あ2 ⑬⑲ ?ッニムター の は。この区間における単位時間当たりの変位を表している。このように ogs eo し wc(%りGr 委化後の簡 恒から の物再生をslく。 Fe」加6 で, スタートからち3形後までの関の平均の返度は何 m/s か。また. 50 っ 秒擬の地点からゴールまでの則の均の速度は何 m/s か。 あゆ ある量Qの卒化恒を ブの(デルタ の) と実すことがある。これはと のの積を容すので はない(づはギリシャ文字 一 p272)。 如。 のように, 式字の上に横棒をつけたときは, その徳の平均倒を家す。 PO と点 Q を結記直線 回7 、-(四と平均の区・固箇の台 究きれる。ここで. たをぁに近 づけていくと。 この直線は,。 グラフと点了で接する直線 に近づい ていく。このような直線を点P における接線という。つまり, ある時 刻における瞬間の未府"は, r-# 較上でその時刻の点に引いた接線の きとして表される。 ふつう速度というときは, 明問の吉度をさす。 図は、一直線上を運動する物体の、位置*と経 テ 過時間?の関係をグラフに表したものであろ な-?図)。次の1) (4)に設当するのはどの区 問か。AB。BC、CD。 DE の中から世べ。 (1) 連度が0 (2) 吉度が正で一定 (3) しだいに速くなっている (⑭) しだいに遅くなっている

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