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以下の問題文を統んで,
3
12]の中に適切な式または数値を書きなさい。
「1) 図3-1のように,内部抵抗が無視でき
る起電力 E, [V) および Ex [V] をもつ直流電源、
抵抗値52, 2 2, 10 S2 および2.5 2 の抵抗からな
る直流回路がある。各抵抗値ならびに起電力 E
は常に一定であり,起電力 Eaは可変である。各
起電力は常に正の値をとり, 電流ム (A] ならび
に電流 12[A) の符号は,図に示す向きを正とす
る。電圧計Vに流れる電流は無視できるものとす
る。また,電圧計にかかる電圧をV[V] とする。
(1)最初,スイッチSは閉じており,電流ムならびに電流 I。は, 共に 20A であった。このときの起電力
Eは1]V, 起電力 Eaは2 ]V, 電圧 Vは [3]Vである。
(2) 次に,(1)の状態からスイッチSを開いた。 このときの電流I,は[
Vは[6]Vとなる。
(3) (2)の状態から起電力 E. を調節して, 電圧 Vを(1)の状態と等しい値の3]Vとなるようにした。
このときの起電カ Eaは7]Vであり, 電流ムは8]A, 電流 Jaは9]Aとなる。
[I] 電気容量Ci [F] のコ
ンデンサーAと, 電気容量
Ca(F)のコンデンサーB
がある。コンデンサー A,
Bと直流電源を接続した図
3-2および図3-3の回路
について考える。なお, こ
れらの回路は電源と接続してからじゅうぶんな時間が経っているものとする。
(1) 図3-2の回路において, mとnの間の電気容量は, C. および C。を用いて表すと 10
(2) 図3-3の回路において, mとnの間の電気容量は, C. および Caを用いて表すと1]F] である。
(3) 図3-2の直流電源の電圧を4V, 図3-3の直流電源の電圧を 10Vとした。このとき, 図3-2およ
び図3-3の回路が持つ静電エネルギーU [J]は共に等しい値であった。これより, コンデンサーAと
Bの電気容量の比 (C.: C) を求めると [12] となる。ただし, Ci は Caよりも大きい (C>C) とす
る。
S
[
59
|22
|100
|2.59
オ
E
Ez
図3-1
OA, 電流I。は5]A, 電圧
m-
m
ココンデンサー A
コンデンサーA コンデンサーB
G
4V
10V
|C
|C
コンデンサーB
Ja
n
n
図3-2
図3-3
[F]である。
