Question

さつき

良問の風120番(2)
解説で色がついている部分の回路について、コンデンサーが放電することはないのでしょうか。

120 内部抵抗が無視できる起電力Vの電
池E,抵抗値がそれぞれR, 2R 3R で
ある抵抗 R, R2, R3, 電気容量がそれぞ
れC,3C であるコンデンサー C1, C2 お
よびスイッチSよりなる回路がある。 は
じめスイッチSは開いた状態であり, コン
R1
R3
S
C1
R2
E
C2
デンサー C, C2 には電荷は蓄えられていない。

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(1)Sを閉じた直後にR」 を流れる電流I はいくらか。
(2)Sを閉じて十分に時間がたった後,R を流れる電流はいくらか。
(3)Sを閉じて十分に時間がたった後, C, に蓄えられている電荷はい
くらか。
次に,Sを開く。その直後にRを流れる電流żはいくらか。 また.
その後R で発生するジュール熱Jはいくらか。
(愛知工大)

いる。
その全璽を
120 (1) スイッチを閉じた直後のコンデンサーの電気
量は0のままであり、電圧も0(Q=0 ならQ=CV
よりV=0)。したがって, コンデンサーは「導線」
に置き換えて考えることができ, 右図を解けばよい。
2Rと3Rは並列であり, 合成抵抗R23 は
1
= +
R23 2R 3R
V
R
3R
Io
2R
3.
コンデンサーの電気量は
パッと変わることはない
∴. R23=
R=R
これにRが直列になっているので
V=R+C/R) 10
5 V
RI
.. 10 =
11 R
(2)十分に時間がたつとコンデンサーは電流を
通さなくなる。そこで電流Iが右のように
R
3R 電流は0
+Q
2R
V
流れる。
V = (R+2R)I
(3)3Rには電流が流れていないので等電位。
I
Vc
+Q
V
:.I=3R
直列コンデンサー (合成容量 Cr) の電圧 V は
2Rでの電位降下に等しい。
③
1
=
CT
C+3C
∴. Cr=2 C
コンデンサーの電圧は.
等電位の所をたどり,
抵抗での電位降下に
目を向ける
また
Vc=2R・I =
:.Q=C-Vo=22C./3V=12cv
(4) コンデンサーが放電を始める。 Sを開いた直後
R3 3R
のコンデンサーは電圧 Ve
(=3V)の電池とみな
R2
120
20
+Q
2 V
してよく
Vc = (2R+3R)io
.. io
2R
Vc
CT
15R
やがてコンデンサーは完全に放電する。 エネル
ギー保存則より静電エネルギーが2つの抵抗での
ジュール熱に変わる。 その間R2とR3にはたえず
共通電流が流れるので, 消費電力の比は
Roi: Rsi=R2:R3=2:3 で一定。結局,ジュール熱もこの比で発生する。
003.J= 1/2CV&×2+3
J=C+V×23=c(v)x-cv²
Vc

コンデンサー 電気

Answer 1

✨ Best Answer ✨

mamaara

Sはずっと閉じられたままですからコンデンサーは
常に充電されていることになります
よってコンデンサーが放電することはありません
質問あればどうぞ

さつき

ありがとうございます！