（４）は合っているか確かめて欲しいです！ また(5)から分からないので教えて欲しいです！！ よろしくお願いいたしますm(_ _)m

物体から国]物体に移るのみである。」 や 「一つの熱源から熱を得て, それを (3)(2)の状態でスイッチSを開いたのち, 極板の問隔を 2d[m] に広げたところ, コンデンサーに蓄えら (2)(1)の状態でスイッチSを閉じて十分に時間が経過した。 このときにコン (1) 真空の誘秀電率を Eo [F/m], コンデンサーの極板の面積をA[m°), 極板 (I] 図3のょうに, 電圧 V [V]の電池, スイッチS, 極板間が真空の平 て仕事に変えることのできる ()は存在しない。」 などと説明される場合がある。 3 コンデンサーには電荷が蓄えられていない。 C 2d の間隔をd[m) としたときの電気容量 C [F]を求めよ。 図3 用いて表せ。 した静電エネルギーは U2[J] となった。静電エネルギーの比学 (1] 図4のように, 電圧 V[V]の内部抵抗を無視できる電池,ス イッチ Si, S2, 電気容量がC, [F], Ca [F〕, Cs [F] のコンデンサ ー,抵抗値が R. [2], R2 [2] の抵抗からなる回路がある。初期 状態では,全てのスイッチは開いており, コンデンサーに蓄えら れている電荷はないものとする。 (4) スイッチS2が開いた状態でスイッチS,を閉じて十分に時間 が経過した。電気容量が C、 [F]のコンデンサーに蓄えられる 電気量Q.[C) を求めよ。 (5) スイッチS1, Szを全て閉じ十分に時間が経過した。回路上 の点Pを流れる電流I(A] を求めよ。 (6) (5)のとき, 電気容量が C3 (F] のコンデンサーに蓄えられた電気量は0であることがわかった。この ときの C.[F) を Ca, Ri, Raを用いて表せ。 Us を数値で求めよ。 U。 Ca C SA :Co R、 Re S」 図4

(3)の解説の『C1の両端の電圧V1は、R2とR3による電圧降下の和 』という部分が理解できないので教えて頂きたいです。また、別の考え方でも解けるのであれば別解を教えて頂きたいです。

必解115)(コンデンサーを含む直流四) 抵抗 R,, R2, Rs,コンデンサー Cl, Ca, スイッチ Si, S2 および 電池Eからなる回路がある。R., R2, Rs の抵抗値はそれぞれ2R, 49, 68であり, Ci, Ca の電気容量はともに4uF, Eは起電力カが 12Vで内部抵抗が無視できる電池である。最初S; は開いており, S2 は閉じている。 (1) S, を閉じた瞬間に Re を流れる電流はいくらか。 (2) S, を閉じて十分時間がたったとき Re を流れる電流はいくらか。 (3) (2)のとき、C,に蓄えられた電荷はいくらか。 (4) 次に、S, とS2を同時に開き,十分時間がたった。 そのとき Cに加わる電圧はいくらか (5)(4)のとき、R,で発生する熱量はいくらか。 Ci が街の R2 光の3 らの条 こ S2 Ho R。 C2 える。 S」 "E 観測 図 ぞれ (東京重後1 2の ヒント 115〈コンデンサーを含む直流回路〉 ヒント)11 (1)「S」 を閉じた瞬間」→ コンデンサーは導線と考えてよい (2) 「S. を閉じて十分時間がたった』→ コンデンサーには電流が流れない (4) スイッチを開く前後で、 C」 と Caに蓄えられた電気量の和は保存される。 (5) スイッチを開く前後での静電エネルギーの変化量は, R.と R。 で発生する熱量に等しい。 (1) S,を閉じた瞬間には, Ci, Ca ともに電荷は0であるから C1, Ca に加わる 電圧はともに0である※Aや。よって, R2 を流れる電流を Ieとすると, E→C→R2→C2→Eの閉回路で 12=41z が成りたつ。ゆえに Ia=3A (2) 十分時間がたつと, Ci, Caには電荷がたまり, 電流が流れなくな る※B。このとき, Ri, R2, Rs には同じ大きさの電流が流れるので, これをI[A)とすると, E→R3- R2→R」→E の閉回路で を (3) 電 (4)b) (3)「Q=CV」 を用いる。 合※A Si を閉じた瞬間, 電 荷0のコンデンサーは導線と 同じ。 (1)電 用い の II 入で なる 導線 R。 12=21+4I+6I よって I=1A 1C2 (3) C」の両端の電圧 Vi は, R2 と R3による電圧降下の和だから Vi=4×1+6×1=10V よって, C」の電荷 Q. は Q=C.Vュ=4×10-6×10=4×10-5C (4) スイッチを開く前のC2の両端の電圧を Vzとすると, 前問と同様に II 導線 (2)電 I[F や※B 十分時間がたつと, コンデンサーは断線と同じ。 する V2=2×1+4×1=6V は - S, Szを同時に開いて十分時間がたつと, Ri, R2, R3 を流れる電 流は0となるので, Ci と C2に加わる電圧は同じになる※C←。これ をVとすると, 電荷が保存されるから C.V:+C2V2=(Ci+C)V 4×10-6×10+4×10-6×6=(4×10-6+4×10-6)V よって V=8V (5) S1, S2 を開く前に C., C2に蓄えられていたエネルギーWは R」 R2 てい フの I 2式 w-cv+Gw 合※ C 4μF (3)「P 十分時間がたった後に, C1, C2に蓄えられてい るエネルギー W' は Qi ラフ Q2 の組 消費 (4) 問 W' 4μF Ri. Rs で発生する熱量は, W-W'※D←であり, Ri, Ra は直列に接続され ているから, 発熱量の比は抵抗の比となる※E←。 ゆえに R」での発熱量は 一※D 減少したエネルギー が、2つの抵抗R」 と Ra で消 費される。 であ R (W-W)x- Ri+R。 の電 -(cm-a-(ccr) -(×4x10+×4x)-(伝×4×8+×x8 R」 ;X 介※E 抵抗での消費電力P は P=IV=RI? Ri+R。 (a) で 直列のときは電流Iが共通な ので,発熱量は抵抗に比例す 2 の =4μJ=4×106J 2+6 る。

(5)の電気量保存則でどうしてかかる電圧がともにEとなるんですか？

A (等号は Rーrのとき) E2 P=IV= (R+r) E2 R+2r+ R (R-+4r -の消費電力が最大になるとき 『R-=0 より P-V-RE T安+ャ RE VR R=r(QB中 このときの消費電力 Pは P=E 4r - 大第。 4CT,--5 そのときの R=r Q=CiV Q2= CzV2 T,:ER Rtr Vi+ V2=- R -E R+r -Qi+ @2=-(C,E+C»E)_1 ここで,Ci=C, Ca=4C とすると, ①, ②, @式より -CVi+4CV2=-5CE ブラフをかくときは, DAをこえないこと また、の式より V-RキャE-V これをの式に代入して-CV+4c(p8-v)--sCE る。 -E-V. R+r R R+re-V==-5CE これを解いて tp)e-9R+5rp ュ=1+5(R++) <E 5(R+r) R -E 9R+5r 4R+5r -E=- -E V2= 5(R+r) 5(R+r) 合※C Pの電位が負で P。 より低いので、は負の値 である。 R+r ゆえに,D, ②式より 4R+5r 4CE (C]#C* 9R+5r .. CE [C], Q2=ー可(R+r) Q= 5(R+r) 物理重要問題集 129 R」 4F plant to Craures y and August blow wing within the This is

全体の電気量をQとして、C1とC2の電気量が等しいならそれぞれの電気量は1/2Qにならないのですか？

C3 102 図はコンデンサー Ci, C», Cg (電気 容量はそれぞれ C, 2C, 3C), 電池(起 電力V)およびスイッチ Si, S:と抵抗R からなる回路である。最初,スイッチは どちらも開いており, いずれのコンデン C」 C2 R S2? Si? サーにも電荷はない。 V I.まず, スイッチ S, を閉じ, C, と C。 とを充電した。 (1) Ciに蓄えられる電気量はいくらか。 (2) C» にかかる電圧はいくらか。 I. 次に, S, を開いてから, S. を閉じ, 十分に時間がたった。

高校物理　コンデンサー 下の写真の問題の問6で 静電エネルギーの変化量　と　電池の内部エネルギー変化量の符号の関係がわかりません。 答えはそれぞれ　-1/2IVΔt 、　IVΔt です。 この問題ではIは電流の大きさであり、 静電エネルギーの変化量=1/2ΔCV^2、ΔC... Read More

教·エ·応生: 3' 3 次の文を読み、以下の問いに答えよ。 (配点比率 医: 4 外りように, 一辺a[m]の正方形の金属板を極板とする平行板コンデンサーが起電力V[V] 可能な電池に,スイッチSを介して接続されている。極板間の距離はd[m]である。この ーンテンサーに,厚さ d, 上下面が極板と同形である。誘電率e[F/m]の誘電体の板が,極板の 辺に沿うように挿入されている。コンデンサーを充電した後,誘電体をコンデンサーから引き出 すとき,どのような力がはたらくかを調べたい。 1ぶすます 以トでは、誘電体の位置を,極板の左端から誘電体の左端までの距離x [m]で表すことにす る。以下の問いに解答するとき,極板の端の効果,電池の内部抵抗,導線の抵抗,摩擦力は無視 できるものとする。なお, コンデンサーは大気中におかれており, 空気の誘電率は,真空の誘電 率Eo(F/m]に等しいとしてよい。 い ) 問1 誘電体がx=0の位置にあるとき,スイッチSを閉じ,回路が安定するまで十分に充電 い してから,スイッチSを開いた。このとき, 極板に帯電している電荷 Qo[C]はいくらか。 問2 間1の操作の後, スイッチSを開いたまま, 誘電体を極板から距離x引き出した。このと きの,コンデンサーの電気容量 C(F] と,蓄えられた静電エネルギーU[Jを求めよ。なお, 答えはa, d, e, Eo, X, Vの中から適するものを用いて表すこと。 問3 一般に,物体には位置のエネルギーが小さくなる向きに力がはたらく。この考えを用いて, 位置xにおいて誘電体にはたらくカの向きはどうなるか, 答えよ。どのように推論を進めた か簡潔に述べよ。 上記と同様のことを, スイッチSを閉じたままで行うと, 誘電体にはたらく力はどうなる

波線部分の質問です なぜ符号がマイナス(仕事をされる)なのでしょうか？

定 積 Cvと Cp の関係式り SAd F L 月 定数をRとする。 (1) 定積変化で上げるとき,内部エネルギーの変化を求めよ。 (2) 定圧変化で上げるとき, 気体に与える熱量を求めよ。 今年 解(1) 定積だから WAB=0 第1法則より 4UAB=QAB : AUAB=nCv4T …① O 一方,QAB=nCv4T (2) 内部エネルギーは温度で決まるので, 圧ナ 温度の等しいBとCの内部エネルギー は同じ。①はBとAの差だが, 同時に CとAの差としても使える(ここがポイ ント)。 0%3Dニー B 030 等温線上では 内部エネルギー は同じ AUAC=4UAB=nCy4T P A: C -T+4T 一方,定圧なので /T定圧 W=-PAV=-れR4T 第1法則より NCVAT=QAc+(-nR4T) V V+AV 体積 EX1 定積Cvの気体nのを 4T上昇させたい。気体

(4)なのですがピストンが静止する=容器内の気圧は大気圧と等しいと認識していたのですが違うのでしょうか？ 誰かおねがいします

STEP2 b-Vグラフを作図。 STEP3 熱力学第1法則を表にまとめる。 「設定は同じです) 東京工大〉 ンの式 この問題で 解法Check! 70 例題 断熱材でつくられたピストンつきの円 簡形の容器に1mol の単原子分子の理想気 体が入っている。ピストンの質量はM[kg] で、上面は圧力po [N/m°], 温度 T, [K] の 大気に接している。ピストンはストッパーA で止まっており, 容器の底面からピストンの 下面までの高さはL[m] である。 気体定数 をR(J/(mol·K)], 重力加速度の大きさをg (m/s°) とする。なお, 答えは M, To, R, L およびgの一部または全部を用いて表せ。 (1) 最初,理想気体の圧力は po [N/m°], 温 度は To[K] であった。その内部エネルギーはいくらか。 2 ヒーターで気体を加熱し,気体の温度が T. [K] になったときビストン が上に動き始めた。温度 T, と気体に加えた熱量Qi [J] を求めよ。 3 加熱を続けるとピストンはゆっくり上昇を続けた。 ピストンが上のスト ッパーBに接したとき,気体の高さは1.5L [m] であった。このときの温 度T (K) を求めよ。 また, ピストンが動き始めてからこのときまでに理 B 十ー 0.5L ピストン A こし, Me>m L 000000 ーヒーター 共限に繰り返 いを求めよ。 〈宮崎大〉 三は同じです) SECTION 11 気体の熱力学 59

教えてください(＞人＜;) 次に以降がわからないです・

(i) 図2に示すように、真空中に置かれた2枚の平行金属板 A, Bからなる平行 CI(解答群) 板コンデンサーと起電力 V。 の直流電源,抵抗値Rの抵抗,さらにもう一つの VQ d V.Q (イ) 2d 2V,Q (ウ) d 電気容量 C, のコンデンサー(以下 C, とよぶ)からなる回路がある。平行板コ ンデンサーの極板 AB 間の距離はdである。 ただし, 最初の状態では平行板 () VQ VQ (オ) 2 カ) 2V,Q コンデンサーならびに C」 に電荷は蓄えられておらず、 スイッチS,と S,は開 いているものとする。 (の) 2V。 2Q (ケ) V。 S」 R V。 (サ) 2 ) 2V。 CVQ Q+ C,V。 Q (セ) Q+CV。 (CV.) (ソ) Q+ CV。 (ス) V,Q (タ) (Q+ C.Vo) CV3Q VQ (ツ) 2(Q+ C,V.)* (チ) d (Q+ C,V.)? GVGQ 2(Q+ C,V) A (テ) (ト)コンデンサーC (け)抵抗 (=) 平行板コンデンサー (ス)内部エネルギー (ネ)摩擦熱 図2 の)ジュール熱 ) 増加している (E) 減少している S;は開いたまま, S, を閉じ,じゅうぶん時間が経過した状態で,極板 Aに は-Q(Q>0),極板Bには +Qの電荷が蓄えられていた。この状態を状態 (7)変化せず等しい (a)とよぶ。このとき極板 AB間の電位差は であり、S」 を閉じてか ら状態(a)に達するまでの間に電池がした仕事は である。平行板コ ンデンサーがこの間に蓄えた静電エネルギーは である。 の差は,回路中の として消費された。 と で 次に,状態(a)から, S」 を開いたあと, S2 を閉じ,じゅうぶん時間が経過し たものとする。極板 AB からなる平行板コンデンサーに蓄えられている電気量 である。また, は であり,C」 に蓄えられている電気量は 平行板コンデンサーと C, に蓄えられている静電エネルギーは, それぞれ (10) である。先の状態 (α)で両コンテデンサーに蓄えられて と いる静電エネルギーの和は で与えられるが、 と (10) の和はこれと比較すると 0

この式変形は何が変なんですか？同じCを2分の1してるだけなのに答えが変わるのなんでですか？

2 Co-cu) s fois fcv-20 1 Q CE C Cレ *2V- 4 Q2 292 2°C 器8.壁. ou C CV

この問題教えてください！

っのように、2個のコンデンサーC1, C2 と抵抗、スイッチからなる回路がある。C1, C2の電気容量はそれぞれ 20であり、Ca には電気量Q (Q>0) の電荷が蓄えられている。C2には電荷が蓄えられていない。スイッチは閉 . 分に時間が経過した後の、 コンデンサーC」 の電圧を表す式として正しいもの、 下の①~⑥のうちから一つ選べ。 Q-Cv 16 +Q -Q 00 C. Cz 抵抗 スイッチ 図 3 00 3C 2C 2Q 3C 2Q C