物理のコンデンサーに関する問題です。(2)と(4)について質問です。どちらか一方だけでもいいので答えていただけると嬉しいです！ (2)電位差の関係より式を作っていますが、抵抗にかかる電圧はこの式に含まれないのか教えてください あと、解説の線引いたところがどういうことなのか... Read More

107. 〈スイッチの切りかえによる電荷の移動> 図のように,電圧 Vo [V], 2V 〔V] の電池 E1,E2,電 気容量がいずれもC[F]のコンデンサー C1, Cz, 抵抗値 R[Ω] の抵抗 R, スイッチ S1, S2が接続されている。 最 初, スイッチ S1, S2 は開いていて, C, C2 には電荷は蓄 えられていないものとする。 また, 電池の内部抵抗は無 視できるものとする。 次の問いに答えよ。 S₁ R S2 R[Ω] C1 C[F] E1 V₁ [V] E2 2V [V] (1) S1 を閉じてから十分に時間が経過した。 この間に電池E がした仕事を求めよ。 C₂ C[F] 89 (2)次に, S1 を開き S2 を閉じた。 十分に時間が経過した後のC2 の両端の電位差を求めよ。 また,この間に電池 E2 がした仕事を求めよ。 (3) 続いて, S2 を開き, S」 を閉じた。 十分に時間が経過した後, S」 を開き S2 を閉じた。さら に十分に時間が経過した後の, C2 の両端の電位差を求めよ。 (4)この後、(3)の操作をくり返すと, C2 の両端の電位差はある有限な値に近づく。その値を [17 大阪市大〕 求めよ。 図解 108. 〈ダイオードを含むコンデンサー回路とつなぎかえ> 次のア~ウに当てはまる式を記せ。 また,エは指示通りに解答せよ。 図に示した回路において, C1, C2 は電気容量がそれぞれ C, A S2 拓拓朗隔を変えることが

式の解説お願いします🙇‍♀️

は減少する。 答 衝突前後での運動量保存則 「mi+m2v=mvi'+m20z'」より mv=mva+muB 衝突前 それ以外の衝突( よって vo= VA+UB 反発係数の式 「e=- V₁' - vá 12」より V1-V2 VA UB e= m12.0+402,0x0-0 よって evo=UA+UB ① ②式より 1-e 1+e VA= -Vo, UB Vo 2 2 Vo A B ①衝突後 VA (A) UB (B) MX8....... m18.0 かないので 物体が (1) 弾性衝突の場合は e=1 より UA = 0, UB=vo 衝突前後での力学的エネルギーの変化は ある。これに同うと、 る。 (1/2mon2+1/21m²)12mm=0+/12mm12mw=0 vo ② 参 衝突前後での力学的エネルギーの変化は (2) 完全非弾性衝突の場合はe=0 より UA Vo (0) 弾性衝 Vo 2 UB 衝突後の 1 (mv²² + 11 m²²) = | mv³²= 1 m (20)² + 1 m (20) ² — — mv² 2 VB 2 2 なる(合 3 ので すなわち = (1 + 1 − 1 ) × mer² = − 1 + m² 3 |xmvo=- 4 は減少

ここの解説お願いします🙇‍♀️

学的エネルギーは減少する。 こは、力学的エネルギーは保存される。 それ以外の衝突 (0 答 衝突前後での運動量保存則 衝突前 「mi+m202=mvi'+m20z'」 より Vo (A) B mv=mva+muB さ よって vo= VA+UB ・①衝突後 VA UB 反発係数の式 「e=_U''-02' A) (B) 」より V1-V2 VA UB e=- よって evo-vA+UB 18.000x200 ***...... m 1-e 1+e ①,②式より VA== 2 Vo, UB= D -Vo 2 (1) 弾性衝突の場合はe=1 より UA = 0, UB=Vo 衝突前後での力学的エネルギーの変化は 1 ちかないので、 物体が弾 ある。これに うと、互 (1/12mon+1/21m²)-1/21m²=0+1/2mw-12m2=0 mv. (2) 完全非弾性衝突の場合はe=0 より UA= Vo Vo 2 UB= = 2 (0) 衝突前後での力学的エネルギーの変化は (一 Vo Vo mvo (1/2mu+1/21m²)-1/2m²=1/2m(1/2)+1/2m(1/2)-1/2m² 1 参考 弾性衝突 衝突後の なる(合 3 注 ので,答 すなわち、 8 8 2 (+)× mu 3 xmvo は減少す m vo

これの（3）がわかりません。

403 ころ、 の電 sin wt, EL 影響で送電先の電圧が送電元の電圧より大きくなることがあり問題。 物理 例題 91 交流のベクトル表示 物理 基礎 物理 406 抵抗R, コイルL, コンデンサーCを直列に接続し、 電圧の実効値が20Vの交 流電源に接続したところ、 実効値2.0A の電流が流れた。 この場合のLのリアク タンスを20Ω, Cのリアクタンスを15Ωとする。 (1) LとCの電圧の実効値 Vre [V], Vce 〔V] を求めよ。 (2) 電圧のベクトル図より, 電源の電圧に対する電流の位相の遅れ [rad〕 と, 抵 抗にかかる電圧の実効値 VRe 〔V〕 を求めよ。 (3) 電源電圧 V [V] 時刻f[s] を用いて V=20√2 sin 100t と表されるとき 電 [流I[A] を式で表せ。 3.14 とする 解答 (1) 交流の角周波数をw 〔rad/s], ● 138 センサー 電圧に対する電流の位相 ・抵抗→同じ。 ・コイル→だけ遅れる。 電流の実効値を I [A], Lの自己インダ クタンスをL[H], C の電気容量を C[F] とすると,VLe = wLI=20×2.0= 40[V] VLe+Vce 40V 1 120V ・コンデンサー Vce= - I = 15×2.0= 30[V] wC 10V VRe →だけ進む。 センサー 139 RLC 直列回路の交流のベ クトル表示 (電流ベクトルを右向きに 描くとすると) ・抵抗にかかる電圧 VRe は 右向き。 ・コイルにかかる電圧 Vre は上向き。 ・コンデンサーにかかる電 圧Vce は下向き。 ・電源電圧 V は, Ve=VRe+ Vie+Vce センサー 140 (2) 共通に流れる電流I を右向きのベクト ルとし、反時計回りを位相の進む向き とすると,Rにかかる電圧 VRe の位相は 電流と位相が同じなので右向きに描く。 Lにかかる電圧 VLe の位相は電流より位 π 30V Vce 相が今だけ進むので右図の上向きに描 く。Cにかかる電圧Vcの位相は電流よりも位相が今だけ遅 2 れるので上図の下向きに描く。 電源の電圧の実効値 V は, 数学的にVe=Vre + Vre+ Ve となることから,各ベクトルの 大きさを考えると, 上図のようになる。 この図より Vre+ Vcel = 10[V] となる。 よって, sinθ= | Vie + Veel_10. | Vel =0.50 20 π これより,0= - 〔rad〕 ......① 6 交流回路の瞬時値は,最大 値と位相を別々に求める。 π *te, VRe = V COS =20x 2=10√3=10×1.73=17.3 2 注 電圧や電流の最大値や位相 TRO 17(V) [ 29 などは, ベクトル表示による方 法でなくても、公式を用いて計 算で求めることができる。 (3) 電源の電圧の最大値を Vo [V], 電流の最大値を I〔A〕とす ると,V=Vosin wt のとき, I=Isin (wt-0) と表されるから, ①II より 最大値と位相を考えると, I= 2.0√2sin100㎖t- 6 29 交流と電磁波 255

【高校物理】電源のした仕事を考える時、Q2を考えないのは何故でしょうか？教えてくださいm(_ _)m

問5-6 右ページの図のような回路がある。 はじめ, どのコンデンサーにも電荷が蓄えら れていない。このとき、 次の問いに答えよ。 (1) スイッチをaにつないでから十分に時間が経過した。 この間に回路で発生し たジュール熱はいくらか。 (2) その後、スイッチをbにつなぎ替えて十分に時間が経過した。この間に回路 で発生したジュール熱はいくらか。 電源のした仕事=静電エネルギーの変化+発生したジュール熱 の関係を使って計算していきましょう。 解きかた (1)はじめ、どのコンデンサーにも電荷が蓄えられていないので静電エネル ギーは0ですね。コンデンサー C, とコンデンサー C2の電圧を V1, V2と すると 電圧1周0ルールより E = V1 + V2 …① 蓄えられる電気量は Q1 = CV1 Q2=2CV2 ③ 独立部分の電気量の総和は不変なので、②③ より 0+0= - CV + 2CV2 0=-V1 +2V2 ...... ④ ①+④ より E=3V2 ゆえに Vi = 1/2/3 EP2= 2 12=1/3 静電エネルギーはそれぞれ -E U₁ = CV² = 2 CE² 1 U2=2CV2²=CE 1 仕事をしています 9 電源はQ=CV の電気量をEだけ持ち上げたので、電源のした仕事は Q.E=C1/23E・E=1/23CE2 よって、回路で発生したジュール熱をJとすると 3 9 CE²= CE² + CE²+ 1 9 ゆえに J= J₁ = CE² ... 答 Q2は?

この問題の解き方が分かりません😭 直列繋ぎなのか並列繋ぎなのかが分からなくて、、 答えはプリントに書いてある通りになります。 全体の電圧を120Vとしてやってます！ 解説お願いします🙇‍♀️

次の回路について、 電流I1、 I2、 I3および、それぞれの抵 抗において下がる電圧V1、V2、V3を求めよ。 7 To t 15 1:2 3 2 6 =30+30+30=50=52 R1:30 R2:10 V1 I2 2 V2 R3:1592 138 V3 24A 110V 5 (20V I₁ = 4 A I₂ = 12 A I₂ = 8A V₁ = 120V Vi V₂ = 120V V3 = 120V

この問題の（4）の消費電力を考えるとき、電圧✖️電流で考えられないのはなんでですか？

135 空欄に入る数値を、解答群から選べ。 同じものを繰り返し選んでも よい。 大山) 発電所で発電された交流の電気は、変圧器(トランス)により電圧を高 くして, 送電線を通して送られる。 たとえば、電圧を10倍にするには 変圧器の1次コイルの巻数に対して2次コイルの巻数を (1) 倍にす ればよい。このとき周波数は(2)倍になる。 発電所から同じ電力を 送るとき,送電線に送り出す電圧 (送電電圧)を10倍にすると,送電線 |倍になる。 この結果, 送電線の抵抗によって熱 1倍になる。 ただし, 送電線の抵抗は変化 を流れる電流は (3) しないものとする。

五番の回答が2個あるのは後を見すえてでしょうか？ また、六番も分かりません

6 加速度運動 5. 方投射と自由落下等加速度直線運動〉 同時に動きだした2つの小球の衝突について考える。 図1、図 2のように、水平方向右向きに。 鉛直方向上向きにy軸をと る。時刻10 で 原点Oから小球Pをx軸の正の向きから角 (0°<8<90°)の向きに、速さ(0) で投げ出す。 ここでは 反時計回りを正とする。 重力加速度の大きさを」として、次の間 いに答えよ。 ただし、小球はxy面内でのみ運動し、空気抵抗は ないものとする。 まず。 図1のように小球を投げ出すと同時に、 小球Qを 標 (a,b)から静かに落下させた。ただし、40b>0 とする。 (1) 投げ出した小Pが小球Qと衝突するまでの時刻におけ る小球Pの座標を求めよ。 (2) 投げ出した小球Pがによらず小球Qと衝突するための tan を求めよ。 次に、 図2のように, 原点を通り軸の正の向きから角 (0°<a<90°傾けた、なめらかな斜面を設置した。 ただし, α は時計回りを正とする。 小球Qを原点Oに置き、 小球Pを投げ出 すと同時に小Qを静かにはなすと, 小球Qは斜面をすべり始め た。 小球 P h 18 a 図1 小球 Q 図2 小球 Q 小球 P 斜面 (3) すべり始めた小球Qが小球Pと衝突するまでの時刻における小球Qの座標を求めよ。 (4) 投げ出した小球Pが、によらず小球Qと衝突するための tan を求めよ。 6. <斜面への斜方投射> 図のように水平と角度 0 (0) をなす斜面上の原点O から、斜面と角度をなす方向に初連量の小 球を投射した。 原点から斜面にそって上向きにx軸を. 斜面から垂直方向上向きにy軸をとる。 斜面はなめらか で十分に長いものとする。 重力加速度の大きさを」とし、 空気抵抗はないものとする。 また、角度0とは <8+α < 21/2の関係を満たすものとする。 〔23 富山県大〕 (4) 小球が斜面と衝突する時刻を求めよ。 (5) 小球が斜面と衝突する点の原点からの距離を求めよ。 (6)距離が最大となる角度αを求めよ。 小球が斜面に対して垂直に衝突した場合について考える。 (7)角度αと8の関係式を求めよ。 (8) 小球が斜面に衝突する直前の速さをを用いて表せ。 7. 〈斜面をのぼる小球の運動> 水平な面(下面)の上に、高さんの 水平な平面(上面)が斜面でなめらか につながっている。 図に示すように x.y.y軸をとり、斜面の角度はx軸方向から見た断面 である。 下面上でy軸の正の向きに 軸とのなす角を0. として、質量 mの小球を速さで走らせた。 な お, 0 <6<90° かつ0 とし、小球は面から飛び上が 力加速度の大きさをgとし、 斜面はなめらかであるとす 次のアイに入る最も適当なものを文末の ウクに入る数式を求めよ。 (1) 斜面をのぼりだした小球は、x軸方向にはア る。 小球が斜面をのぼりきって上面に到達したとき ウy成分の大きさはエ(のぼりきる前 また、斜面をのぼり始めてから上面に到達するまでに 小球の進む方向とy軸とのなす角度を とすると, なる。 (2) 初速度の大きさを一定に保ちながら, 0, 0 さいうちは小球は上面に到達した。 しかし. 8, があ ずに下面にもどってきた。 このときのの満たす 0.0 のとき小球が斜面をのぼり始めてから再 クである。 ア イの選択肢 時刻における小球の位置のx座標, y座標を示せ。 時刻における小球の速度の成分 成分を示せ。 小球を投射した時刻をt=0 とし, 小球が斜面に衝突するまでの運動について考える。 小球にはたらく重力の成分 成分を示せ。 ① 等速度運動 ②加 ③ 加速度 -g cos の等加速度運動 ④ 加 ⑤ 加速度 α- sin 9 の等加速度運動 ⑥ 加 加速度 α- 9 tano この等加速度運動

(6)で磁場による力が働いているのにエネルギー保存則が成り立つ理由を教えてください

(4)(ア)から(エ)の全区間でコイルに生したジュール熱の総量を求めよ。また、この総量とコイ ルの速さを一定に保つために作用させた外力との関係を述べよ。 129. 〈斜面上を動く正方形コイルに生じる誘導起電力〉 図のように、水平面となす角度が ⑥ (0x0<)の十分 長い斜面がある。この斜面に、質量がm, 電気抵抗が R, 磁場 B JAC [21 高知大改 A D 1 m.R B M x 0 1辺の長さがdの正方形の1巻きコイル ABCD を置く。 いま、斜面にそって下向きをx軸にとる。斜面上のx≧0 この領域には、面と垂直上向きに磁場があり,その磁束密度 の大きさはxの関数として, B=kx で与えられる。 こ ここでは正の定数である。 コイルの自己インダクタンス, およびコイルと斜面の間の摩擦力はないものとする。 重力加速度の大きさをgとする。 初めに、コイルの辺BCがx軸と平行で,辺AB と辺 CD の位置が,それぞれ, x=0 と x=dになるように置いた。 この状態から, コイルを静かにはなしたところ, コイルは辺 BCがx軸と平行なまま。斜面にそって下向きに動きだした。 辺ABが位置 xにあり,速さで運動している瞬間について,(1)~(6)に答えよ。答えの式 は,m,g, R, k, x, devのうち必要なものを用いて表せ。 (1) 辺ABの両端に生じている誘導起電力の大きさ V」を求めよ。 また, 電位が高いのは端A と端Bのどちらか答えよ。 (2) コイルに生じている誘導起電力の大きさ Vを求めよ。 Xxx dayRoux よって、 E=Bwx OPの電力の大きさV[V] とれるから V-12/Baw まるようになるか OPのである。 P(W) 抵抗で R に流れる電流の大きさ であるから 受ける力の式「F= (4)の向きが②だから、フレ 仕事率(W) は、 (7) Baw Ba 131〈相互誘導〉 2 AR ファラデーの電磁誘導の法則 比較する。 が流れているコイル <コイル」を貫く磁束のは、 SISL N₁ 電流が

オームの法則の導出のところで、最後にRを逆数で置かなきゃ成り立たないことは分かるのですが、どうして逆数としてRを置くのか教えて頂きたいです。

第4編 電気と磁気 抗に電流が流れていないときには電圧降 下はOVであり,抵抗の両端は等電位で ②電圧降下 抵抗 R[Ω] の導体に電流 I[A] が流れると, オームの法則により, 抵抗の両端の間で RI[V]だけ電位が下が る。これを電圧降下という(図42)。抵 voltage drop 電位 受けているとすると,この抵抗力と電場から受ける力のつりあいより 電圧 e V = kv 降下 (34) 低 RI[V] eV この式よりv= kl となるので,これを (33) 式に代入すると 抵抗 R [Ω] 位置 eV I = en X xS= kl e²nS V kl (35) 電流 [A] I=enus 休 と表される(図43)。 (33) 復習 問21 断面積 1.0×10 m² の導線に 1.7A の電 流が流れているとき, 自由電子の平均 移動速度v [m/s] を求めよ。 導線1.0m² 当たりの自由電子の数を 8.5×1028/m3, 電子の電気量を-1.6 × 10-19 C とする。 ② オームの法則の意味 図44のように, 長さ[m], 断面積 S[m²] の導体の両端 に電圧 V[V] を加えると, 導体内部に E = ¥ [V/m] の電場が生じる。導体中の 自由電子はこの電場から大きさe ¥ [N] の力を受けて、陽イオンと衝突しながら 進むが,自由電子全体を平均すると一定 の速さ [m/s]で進むようになる。 この とき,自由電子は陽イオンから速さ”に 比例した抵抗力ku [N] (k は比例定数) を 258 第4編 第2章 電流 自由電子全体を平均したもの 速さ 電場E= 陽イオン 静電気力 e 抵抗力 P222 陽イオン S〔m²] ある。 C オームの法則の意味 電子の運動と電流 断面積 S[m²]の導 体中を自由電子(電気量-e [C]) が移動す る速さを v[m/s], 単位体積当たりの自 由電子の数を n [1/m] とすると, 電流 の大きさI[A] は 図43 電子の運動と電流図の 断面 A を t[s] 間に通過する自由電 子は,断面Aの後方 長さ of [m] の円柱部分に存在していたと考え られる。 ●の円柱内の自由電子の 数は 何個分 体積 N=nx (ut XS)= nutS であり,合計の電気量の大きさは Q=exN=envtS である。 これと (31) 式 (p.256) より envtS t 図 42 電圧降下 これは,オームの法則を表している。 ここで kl R= (36) Op.257 オームの法則 e²nS V 1= (32) R 百由電子 とおくと I = が得られる。 V 断面積 S R vt D抵抗率 k ロー ①抵抗率 (36) 式において, e²n をp とおくと,抵抗R [Ω] は次のよう 10 に表すことができる。 映像 Link Web サイト 抵抗率 R=p (37) 抵抗 2R S 長さ2倍にすると R[Ω] 抵抗 (resistance) [m] 抵抗率 I=- t = envS 15 〔m〕 抵抗の長さ (length) S〔m²] 抵抗の断面積 抵抗 R S 断面積2倍にすると -1〔m〕 V[V] 図44 オームの法則の意味 比例定数は,注目する物質の材 質や温度によって決まる。これを抵 2S- 抗率(または電気抵抗率, 比抵抗) といい, resistivity 単位はオームメートル(記号 Ω·m) で ある。 抵抗 1/2 ①図 45 長さ 断面積の異なる抵抗 問22 断面積が2.0×10-7m² 抵抗率が1.1×10Ω・mのニクロム線を用いて, 1.0Ω の抵抗をつくりたい。 ニクロム線の長さを何mにすればよいか。 [Link 259 復習