問題
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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E 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。
b1
.b2
lai
E₁= -E2
物理
操作 Ⅰ スイッチS 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 IスイッチSをbı,スイッチS2をb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Q,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。Q
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S1 を a1, スイッチ S2をa2 に順に接続したあと,スイッチ
Si をbi, 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
(6) 〔C〕である。
(1) このとき, 右側の極板には正の電荷
(解説)
が蓄えられている。 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] E
は,Q=CV[C]
V
注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。
<愛媛大〉
Q i+Q
(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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