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Physics Senior High

(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。

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Mathematics Junior High

見ずらくてすいません(><) (3)②と(4)⑤の解き方を教えて欲しいです!

1.0.35K) 費電力は何Wか。 /0sknh (8).1.2 co Owhe_12sonh 7V'T (2 口2 電熱線bの消費電力は何Wか。 n3 回路全体の消費電力は何Wか。 12)図2の回路について答えなさい。 a b 100 0 100 3) 4W 図2 一→ 0.9A D 電熱線cの消費電力は何Wか。 6V| (2)D 3-6W 電熱線dの消費電力は何Wか。 口2 13 回路全体の消費電力は何Wか。 13) 図3のようにして電流を5分 間流した。この間, 電圧計は6 C 1.8m (10)600 Ws 100 2 d 学習の 図3 3 5.4w. めP.96 1. D 電源装置 n+ (3)D 2100) V. 電流計は1.5Aを示していた。 2 nO 5分間に電熱線から発生し た熱量は何Jか。 M 電熱線から発生した熱がす べて水の温度上昇に使われた とすると, 水温は何℃上昇したと考えられるか。四捨五入して小数第1位 (4DX_648) 発泡ポリスチレンの容器 電熱線 水(100g) Y 2592 2 4. まで答えなさい。(2 14) 0.5+ V 3X (4) 32の電熱線Xと12Ωの電熱 線Yがある。この2つの電熱線 図4 図5 0 つ 9V 9V Y 40 を使って,図4,5の回路をつ X の くり,それぞれの電熱線を100g Y X Y 30 の水の中に入れた。電源の電圧 を9Vにして電流を10分間流した。ただし、電熱線から発生する熱は,すべ 120 30 120 6図6 学習の 3つP.96 2 て水の温度上昇に使われるものとする。 no 図4で, 10分間に電熱線X, Yから発生する熱量はそれぞれ何Jか。 口の 図4で, 10分間の水の温度上昇は,電熱線Xを入れた水が電熱線Yを入 図7 時階) れた水の何倍になると考えられるか。 口3 図5で, 10分間に電熱線X, Yから発生する熱量はそれぞれ何]か。 時間 2) 口0 図5で, 10分間の水の温度上昇は, 電熱線Xを入れた水が電熱線Yを入 れた水の何倍になると考えられるか。 口6 電熱線X, Yを使って図6,7の ような回路をつくり, それぞれ100g の水の中に入れた。電源の電圧を 3000) 図6 図7 -254w 9V 9V 576 X3Q X3Q 9Vにして5分間電流を流したとき, 90000) 水100g 図6.図7で,水の温度上昇はそれ ぞれ何℃になると考えられるか。四 Y120 2550wh Y12Q 指立人して小数第1位まで答えなさい。ただし, 電熱線から発生した熱は, すべて水の温度上昇に使われるものとする。 2.7kn) かき混ぜ棒

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