3
図1でEは起電力 E [V] の電池, R1, R2 はそれぞれR, [Ω], R2 [Ω] の抵抗, Lは自己
インダクタンスLのコイル,Cは電気容量 C [F] のコンデンサー, S1,S2, S3はスイッチ
である。以下の設問に答えよ。 ただし, 電池およびコイル内の内部抵抗は無視できる。また,
電流は図1の矢印の方向を正, ab間の電圧はa側が高電位の時を正とする。
I 最初すべてのスイッチは開いており、またコンデンサーは帯電していない。 S を閉じ
て十分に時間が経過するとコイルLに流れる電流が一定となった。 コイルLに流れる電流
および蓄えられるエネルギーはいくらか。
E
S1 R1
L
a
b
図 1
(5) 二つのスイッチがいて
およびCを用いて
ab間の電圧
S 2
R2
0
S3
C
AL
Raforom
TVLC 2T LC
コイルの電流
TVLC 2T LC
図3
→ +[s]
図2
t[s]
(6) S.を閉じ、かつ
ⅡⅠの状態でスイッチ S2 を閉じた。
(1) スイッチ S2 に流れる電流はいくらか。
(2) その後, スイッチ S」 を開いた。 その直後のスイッチ S2 に流れる電流, ab 間の電圧,
および抵抗 R2 で消費される電力はいくらか。
(3) その後コイルLを流れる電流は減少する。 減少の速さは R2 の大小によってどう変わ
るか。 理由とともに記せ
III
ⅡIでは,Iの状態でスイッチ S2 を閉じた場合の現象を考えた。ここでは,と異なり,
I の状態でスイッチ S2 のかわりにスイッチ S3 を閉じた。
(1) その後、スイッチ S, を開くとコイルLに流れる電流は図2のように正弦波的に振動
した。 周期は2π√ LC [s] であった。 図3の座標を写し,その上に ab間の電圧の時間変
化の様子を描け。ただし, スイッチ S を開いてからの時間をt [s] とする。
(2) コイルLの電流が0 [A] となった瞬間に,スイッチ S3 を開いた。 コンデンサーCに
蓄えられる電荷はいくらか。
