なぜ合成容量を使うのですか？（2）

200 第4編・電気と磁気 375. コンデンサーの接続図で C は電気容量 4.0μF の コンデンサー, C2は同じく 8.0μFのコンデンサー,Sはスイッ 子 3.0×102V の直流電源である。 初め C1, C2 に電 は電圧 376. コンデンサーの接続 コンデンサーC1, C2 と起電力 V,2Vの2つの電池、および2つのスイッ チ S, S2 を図のように接続した回路がある。 コンデ ンサー C, および C2 の電気容量はいずれもCであり, 初め、スイッチ St, S2は開いており、2つのコンデン サーには電荷が蓄えられていない。 (1) スイッチ S」を閉じて十分 を求め上 V. C1 荷はないとする。 (1) スイッチSをA側に倒し, C2 を充電する。 このとき, C2 に 蓄えられる電気量Q2 [C] を求めよ。 (2) 次に, スイッチSをBに切りかえた。 C1 の両端の電圧 V1 〔V〕 を求めよ。 (3) 再びスイッチSをAに切りかえ, 充電した後Bに倒した。 C の電圧 V2 〔V〕を求め 例題 75,381 S1 BA HH S HH :C2 E- C1 C 2 40E

物理 電磁気 (イ)の答えがv0で、 (ハ)なのですが、解答に 運動量保存の式 Mva+mvb=M×0+-v0 と書いていたのですが、加速された直後と衝突前でBの速さが変化していないのはなぜですか？ 衝突するまでにBに働く力はないということですか？

なめらかな水平面上に質量M,正の電荷Qの点電荷Aと,質量m,正の電荷gの点 電荷 Bがある。クーロンの法則の比例定数をko として、次の問いについて答えよ。 (1) AとBが距離だけ離れているとき, (イ)Bに働く力の大きさと向きを求めよ。 (ロ) このときのBの位置エネルギーはいくらか。 ただし、この水平面上でAとBが無 限に離れたときの静電気力による位置エネルギーをゼロとする。 (2) A から十分離れたところでBを電圧VでAの方向へ加速した。 (イ) 加速された直後のBの速さを求めよ。 (ロ) 反発されて引き返す。 Aは固定され動けないものとすると、BはAに近づき, 最も近づいたときのAB間の距離を求めよ。 (ハ)Aは自由に動けるとする。 A,Bが近づき,反発して十分離れたとき, A の速さを 求めよ。なお,この一連の運動は完全弾性衝突とみなすことができる。

電界、電位、コンデンサーの質問です。 この問題がわかりません。 教えてください。

電界･電位･コンデンサー 16. 図のように,大きさが等しく符号が反対の電 荷+α, -g をそれぞれ点A(0, 4),B(0, -d) に置いた。 静電気力に関するクーロンの法則の 比例定数をkとする。 (1) 原点0での電界 (電場)の強さはいくらか。 (2) x軸上では,電界は成分のみとなる。 点C(2d, 0) における電界の強さは, 原点 0 における強さの何倍か。 17. 図のように, 真空中で原点に電荷Q の粒子 A が 固定されている。 位置 (4a, 3a) に電荷gの粒子 B をもってきたとき, 粒子Bが粒子Aのつくる電界 (電場) から受ける静電気力の大きさはアである。 また, 粒子 B を位置 (4α, 0) まで移動させたとき, 粒子 B にはたらく静電気力のなした仕事はイ である。 ここで,ko は真空中でのクーロンの法則 の比例定数である。 (3) (6) or Ⓒod (8) OS (2) 点における電界の大きさはいくらか。 oa y↑ +qA (0, d) 2 N/C -q B(0, -d) 0 a 3. 電磁気に関する文章を読み、下の問いの答えを,それぞれの解答群のうちから1つ ずつ選べ。 真空中で, 図のような縦0.6m, 横 0.8mの長方形 abcd の各頂点に電荷を置く。 a 点, c点の電荷はそれ ぞれ+4.0×10-°C で, b点の電荷は-3.0×10-°C, d点の電荷は5.0×10-°Cである。 長方形の各辺の 中点をそれぞれ p,q, r, s とし, 中心点を0とする。 クーロンの法則の比例定数は 9.0×10°N･m²/C2 とす る。 (1) 点における電界 (電場) はどの方向を向いているか。 ob ② op 5 oc 4 oq p Al C(2d, 0) x (4a, 3a) (4a, 0) x 0 S q r C

(２)の電流の向きがわかりません。誰か教えてください

物 400 234 第4編 電気と磁気 基本例題 90 磁場を横切る金属棒に生じる誘導起電力 図1のように、真空中に金属レー y ルが水平に置かれ、その上を金属棒 がなめらかに移動できるようになっ ている。 金属棒の長さは/〔m〕で, レールの間隔に等しい。 またレール 面と垂直に、磁束密度B [T] の磁場 が加えられている。 レールの方向を x軸, 金属棒の方向をy軸とする。 磁場の向きはz軸の正の向き (紙面 裏から表の向き)である。 また、金属棒の抵抗はR [Ω] である。 〔A〕 図2のように, 端子 a,b 間に起電力E 〔V〕 の電池(内部抵抗 0) を接続した ところ、金属棒は動き始めた。 金属棒がx軸の正の向きに速さ 〔m/s]で動い ている よってI= E-vBl R 軸の正の向き (3) F=IBl= 習 [A] z軸の負の向きの磁場をつくる 向きに誘導起電力 Vが発生 (レンツ の法則)。 Vの向きはEの向きと反 対になる (右ねじの法則)。 (1) V=vBI (V) ....... ① (2) キルヒホッフの法則Ⅱより E-V=RI E-vBl R Q 2 ...... ② 2 a (A). E÷ BI (N) b r a b 図2 指針 磁場を垂直に横切る金属棒に生じる誘導起電力の大きさはBl〔V〕 である。 向きは、レンツの法則と右ねじの法則とから判断する。 レール V (1) 金属棒の両端に発生する誘導起電力の大きさ V〔V〕 を求めよ。 (2) 金属棒に流れる電流の大きさ / [A] と向きを求めよ。 (3) 金属棒に加わる力の大きさF 〔N〕 を求めよ。 十分長い時間が経過し, 金属棒の速さは一定になった。 このとき (4) 金属棒の速さひ [m/s] を求めよ。 〔B〕 図3のように, 端子a, b間に固定抵抗 〔Ω〕 を接続し, 金属棒に外部から力 を加えて動かした。 金属棒がx軸の正の向きに速さ 〔m/s] で動いているとき 5 金属棒に流れる電流の大きさ / 〔A〕 と向きを求めよ。 金属棒 抵抗 R 図 1 a >>431.432 b PUBL R+r B 磁場 軸の 正の向き 図3 E よって ひ=- - [m/s] BU (4) 力Fはx軸の正の向きにはたらき(フ レミングの左手の法則), 棒は加速さ れ,”の増加とともにVも増す。エ がEに達すると, ② ③ 式より I=0. F = 0 となり,以後, 速さはひで一定 になる。 ③式で,ひのとき F=0 より Evo Bl=0 〔B〕 (5) 誘導起電力の向きと大きさは〔A〕 と同じなので V= BI [V] 〔A〕,y軸の負の向き

力学的エネルギー保存則の位置エネルギーの解答は2を掛けるのを忘れていませんか？

42 電磁気 11 静電気保存則 +Q [C] を帯びた質量 M [kg] の粒子Bが,x軸 上の点Pに静止している。 また,+q 〔C〕を帯びた質 量m[kg] の粒子Aが最初, B から十分離れた位置にあり,x軸上正の 方向に速度v[m/s]で動いている。 クーロン定数をk [N･m²/C2] と し,重力や粒子の大きさは無視できるものとする。 まず,粒子Bが点Pに固定されている場合について (1) AB間の距離の最小値 ro 〔m] を求めよ。 (2) AB間の距離が2ro 〔m〕 のときのAの速さv[m/s] を求めよ。 (3) A の加速度の大きさの最大値 Omax 〔m/s2] を求めよ。 次に, 粒子Bがx軸上を自由に動ける場合について (4) AがBに最も近づいたときの, Aの速度u 〔m/s] を求めよ。 ま た、AB間の距離 1 〔m〕 を求めよ。 (5) その後AとBは互いに反発し遠ざかる。十分に時間がたった後 のAの速度v[m/s] を求めよ。 (岡山大) Level (1)~(3)★ (4),(5)★ m,q A Vo M.Q B P x

電磁気の問題です。 問1,2について解説してほしいです。

[2] 図のように真空中に無限に長い半径aの2本の円筒状の導線 A,B が、それぞれ (x,y) = (0,0),(x,y) = (d,0)の位置に中心軸を持って (ただしd≫ α)、軸に平行に 並んでいる。 真空の誘電率、 透磁率を 60、 Mo として以下の問いに答えよ。 [A] 円筒導線 A および円筒導線Bの表面に、単位長さあたり 入 (ただし入 > 0) およ び入の線密度の電荷が存在している状況を考える。 (1) 導線Aと導線B間の軸上における電場のx,y,z成分をxの関数として求めよ。 (2) 導線Aと導線B の電位差を求め、 これを用いてこの導線対の単位長さあたり の静電容量を求めよ。 さらに、この状況で電場が持つ単位長さあたりの静電エ ネルギーUE を求めよ。 v²-[cha Eda-fa Eda-lo Eda =- dr du 11-a271 902 Jas Hujan oka = 213 logoka Eorpo Q=CV X-1=(V 2a- A d 992 上面図 B 41WX X B X 1/2 265 G & Beds & (v ang (₂ VZGREV アンベール & Bell- od:1

Ⅱ（3）（ウ）ですが、仕事率U=Pe/tではダメなのですか？

実戦 基礎問 86 磁場中を運動する導体棒 ⅡI される。 図のように、水平と角度0の傾角をもつ導体の 平行レールが間隔で固定されており,上端には 起電力Eの電池Eと可変抵抗器がつないである。 長さ 質量mの細い導体棒ab をレールに直角 にのせ, レールに沿って滑って移動できるように なっている。また,磁束密度Bの一様な磁場が鉛直上向きに加えられており、 重力加速度の大きさはg とする。 導体の電気抵抗や導体棒ab とレールとの 間の摩擦力は無視できるものとして、次の問いに答えよ。 fini I. 可変抵抗器の抵抗がある値のとき,導体棒 ab はレール上で静止した。 ab を流れている電流の大きさはいくらか。 II. 可変抵抗器の抵抗をある値にすると導体棒 ab はレールに沿って上昇し, しばらくすると一定の速さになった。 この等速運動について考える。 (1) 導体棒 ab に発生する誘導起電力はどの向きにいくらか。 (2) このときの可変抵抗器の抵抗値 R を求めよ。 (3) 次の物理量を求めよ。 また,これらの間に成り立つ関係式をかけ。 (ア) 電池が供給する電力 PE (イ) 抵抗で発生する単位時間あたりのジュール熱P (ウ)導体棒 ab を上昇させるための仕事率 U 力学的エネルギーの変化、 外力の仕事 → - 電 a 電池の仕事 抵抗で消費される エネルギー 物理 BP ●電磁誘導とエネルギー保存の法則 金属棒の運動による電磁 誘導では,力学的なエネルギーと電気的エネルギーが相互に変 コンデンサーコイルに 蓄えられるエネルギー E (高知大) 青眼点 力学的なエネルギー金属棒やおもりの運動、外力でチェック。 電気的エネルギー閉回路に含まれる素子(電池など

(2)のグラフがなぜ傾きゼロになるのか分かりません

基礎問 87 電磁誘導の法則 AI 1 図のように,直線AB で区切られた右側領域を, 磁束密 度の大きさがBの一様な磁場が紙面の表から裏に向かって 紙面に垂直に貫いている。 紙面上を1辺の長さが1の正方 形のコイル abcd が、 図のように一定の速さでこの領域 へ進入する。 直線ABと辺 ab は平行とする。 また, コイ ルの抵抗はRとする。 辺 ab が直線AB を通過する時刻を t=0 として, 以下の問いに答えよ。 (1) コイルを貫く磁束を,横軸を時刻t としてグラフに示せ。 ただし、磁 束密度の向きを正の向きとする。 (2) コイルに流れる電流Iを, 横軸を時刻としてグラフに示せ。 ただし、 a→b の向きを正とする。 (3) コイルの速度を一定に保つために加える外力Fを,横軸を時刻とし てグラフに示せ。 ただし, コイルの速度の向きを正とする。 (千葉大改) O 物理 B X C

電磁気で、回路の対称性より対称な2つには同じ電流が流れるとあるんですけど何故ですか？ 深く考えず暗記した方が良いものですか？

赤い線の部分が表しているのは、 全体の電気量=bc間が蓄える電気量でしょうか？ これが合っているのであれば、なぜこの式が成り立つのか分かりません。c1とc2、c3とc4の合成容量をそれぞれc、c'として直列のコンデンサーのようにみるんですよね？？だから｢c、c'に蓄えられる... Read More

70 コンデンサーの接続 図の回路でEは起電力が12〔V〕 の電池,C1, C2, C3,C4 は平行板コンデンサーで, Ci, C2, C4 の電気 容量はともに 100 〔μF〕,C の電気容量は 300 〔μF〕 である。 ac間の合成容量は (1) [μF〕 である。 いま、どのコンデンサーにも電荷が蓄えられていな い状態でスイッチSを閉じた。 十分に時間が経った ときのbc間の電圧は (2) [V] で, C4 に蓄えられた電気量は(3) [C] である。 (北海道工大) E S の使い C3 la 物理