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物理 高校生

物理の電磁気の交流の問題です。写真に示してある問題の中の問2の(7)の問題で、一番右の写真の解説を見たのですが、冒頭の文章から意味がわからないので教えてほしいです。

Go/ 26 問題 2024年度 前期日程 物理 名古屋工業大 II コンデンサーの原理を用いると, 非接触で電気エネルギーを伝えることができ る。ここでは、壁の両側に金属製の極板を設置して, 壁の向こう側に電気エネル ギーを伝えることを考える。 以下の問1 ~問3に答えよ。 解答に物理量を表す文字 を使用する場合は、指定された記号から必要なものを選んで使用し, それ以外の記 号を使用しないこと。 ただし, 解答が数値となる場合は,指定された記号を全く使 用しなくてもよい。 問1 まず、 図1のように, 壁の両側に極板 A, B, C, D を設置した。斜めから 見た様子を図2に示す。 壁は誘電率 e 〔F/m〕, 厚さd 〔m〕 の均一な誘電体と みなすことができる。 全ての極板は面積S〔m²〕の正方形の導体である。 極板A と極板 B, 極板Cと極板D は, それぞれ, ずれることなく向かい合っ ており,平行板コンデンサーを形成している。 それらのコンデンサーは等しい 静電容量を持ち,その値を C(F)とする。 全ての極板の一辺の長さは、壁の厚 さに比べて十分長く,極板端部の影響は無視できる。それぞれのコンデンサー は互いに影響を及ぼさないものとする。 交流電源を極板Aと極板Cの間に接続した。 交流電源の角周波数 をω[rad/s] とする。 交流電源の電圧の, 時刻 t [s] における瞬時値を V(t)= Vocos (wt) 〔V〕 とし, 実効値を V, 〔V〕 とする。 さらに,抵抗値 R [Ω] の抵抗を, 極板Bと極板Dの間に接続した。 この回 路は,静電容量がCのコンデンサー2個と、抵抗値Rの抵抗, および交流電 源を直列に接続した回路とみなすことができる。 回路に流れる電流の実効値を Ie [A] とする。 導線の抵抗は無視できる。 (1)極板 A.Bによって形成されるコンデンサーの静電容量Cを. S.d.c うち必要な記号を用いて表せ。 (2) 図1の点A, B間にかかる電圧の実効値を, Ie, w, C, R のうち必要な記 号を用いて表せ。 (3) 電流の実効値Ie, Ve, w, C, R のうち必要な記号を用いて表せ。 (4) 抵抗値Rの抵抗で消費される電力の時間平均を, Ie, w, C, Rのうち必 要な記号を用いて表せ。 名古屋工業大 V(t) ( V(t)☹ 極板 A d 点 A 壁 極板 B 点 B 極板 C 図1 極板 D 極板 A 極板 B (壁の裏側) 壁 極板 C 図2 `極板D ( 壁の裏側) 問題 27 2024年度 問2 図1の回路に加えて, インダクタンスがL [H] のコイル2個を図3のよう に接続した。 交流電源の角周波数において, 静電容量 Cに対応するリアク タンス(容量リアクタンス)をXc[Ω] インダクタンスLに対応するリアクタ ンス (誘導リアクタンス)を XL [Ω] とする。 前期日程

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理科 中学生

至急です 中学理科で電流の問題です 青いマーカーは解けた問題なので 採点をおねがいしたいです 黄色のマーカーはわからない問題なので 考え方と解答を教えていただきたいです 長いですがよければ解答 してくださるとうれしいです

次の実験について、 各問いに答えなさい。 〈実験〉 同路に加える電圧と流れる電流の関係を調べるため、次の①~③の実験を行った。 ① 3つの抵抗器A、B、Cのそれぞれについて、 図1の回路をつくり、 抵抗器の両端に加える 電圧を0Vから100Vの間で、20Vずつ上げて、それぞれの抵抗器に流れる電流の大きさを測 定した。図2は、その結果をグラフに表したものである。 図3のように、抵抗Aと抵抗器Bの2つの抵抗器を用いて回路をつくり、電源回路 全体に電圧を加え、そのときの回路全体に流れる電流の大きさを測定した。 図1 スイッチ 図2 図3 1100 A 900 100 700 100 MK 400 営器A 風器C 300 200 電圧計 100 武器に変わる 電源装置 スイッチ 宮器の 電流計 (V) ある家庭で使われている60W形電球と40W形電球 にそれぞれ100Vの電圧を加え、流れる電流の大き さを測定したところ、表のような値になった。 裏 60W形電球 0.6A 40W形電球 04A (1) ①について、 図2のように抵抗器を流れる電流は、抵抗器に加える電圧に比例する。 この関係を 表す法則を何というか、その名称を書きなさい。 オームの法則 (2)①の実験中のある段階において、電圧と電流計の針が図4のように目盛りを指していた。 この ことについて、次の(a) (b)の各問いに答えなさい。 (a) 抵抗器の両端に加えた電圧の大きさ と回路全体を流れる電流の大きさとし て、正しい組み合わせはどれか、最も 適切なものを次のア~エから1つ選ん で、その記号を書きなさい。 図4 ア 電圧 20V イ電圧 20V ウ電圧 100V 電圧 100V 電流 100mA 電流 1.0A 電流 100mA 電流 1.0A (b) 電圧計と電流計の針が図4のように目盛りを指していたときに用いていた抵抗器はA、B、C のどれか、その記号を書きなさい。

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理科 中学生

この実験2の回路は並列なのになぜ電圧が異なるのでしょうか?

問5 図1のように,部屋の照明のスイッチには,暗い部屋の中でもスイッ チの位置を示すために 「位置表示灯」というランプがついているものが ある。部屋の照明を消すと位置表示灯が点灯し、部屋の照明を点灯する と位置表示灯は消える。 KさんとLさんは, 位置表示灯のしくみについて考えるために, 次の県 ような実験を行った。 これらの実験とその結果について, あとの各問い に答えなさい。 スイッチ 位置表示灯 図1 〔実験1] 2種類の豆電球ア, イを用意し, それぞれの豆電球を電源装置につないで, 豆電球にかか る電圧を少しずつ大きくしていったところ, ある電圧になったときに豆電球のフィラメント がわずかに色づき, その後は電圧を大きくするほど明るくなった。 そこで, 「豆電球が光っ 「た」 とみなす明るさの基準を設定し、豆電球が基準の明るさになったときの電圧を記録した。 その電圧は,豆電球アは1.0V, 豆電球イは 1.7Vであった。 [実験2] 豆電球アを部屋の照明モデル, 豆電球イ を位置表示灯のモデルとして、 図2のよう に、豆電球アとイ, 電源装置, スイッチを つないで回路をつくった。 なお, 回路の各 部分における電圧と電流を測定するため に電圧計と電流計がつないである。 電源装置の電圧を 2.5V にして, スイッ チを入れたとき,切ったときのそれぞれに ついて,豆電球アとイが光ったかどうかを 調べた。 また, 豆電球アとイにかかる電圧 と、豆電球アとイおよびスイッチに流れる 電流を測定した。 表1と表2は,それらの 結果をまとめたものである。 2 (✓ (A) 電源装置 豆電球ア (✓ A 豆電球イ A スイッチ 図2 表1 スイッチを入れたとき 表2 スイッチを切ったとき 豆電球ア 豆電球イ スイッチ 豆電球ア 豆電球イ スイッチ 電圧[V] 2.26 0.09 電圧[V] 0.19 2.14 電流 [mA] 483 61 (X) 電流 [mA] 228 2280

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