緑の下線のところについてなのですが、これはコンデンサーに流れ込む電流も問題文の図2のようになるということでしょうか？二枚目の写真の教科書のところにコンデンサーの電流は電圧に対してπ/2進むと書いてあるのですが、これとこの問題がの電流の流れが違うのは回路にコンデンサーを単独で... 続きを読む

146 46 交流過渡現象 図のX, Y, Zは抵抗 コンデンサ - コイルのいずれか1つずつである。 まず, 図1のように交流電源に接続す ると, Xを流れる電流(実線) Xに かかる電圧 (点線) の時間変 X Y Z 図 1 v 化は図2のようになった。 Io2A Ior =2〔A〕, Vo=100[V] である。 100V Vol 1 時刻 0 12 13 4 15 また,Zにかかる電圧の最大 値 V. は 50 〔V〕であった。 図2 次に図3のように直流電源と20 [Ω] の抵抗をXとYに接続した。 ス イッチSを閉じると 直後 Sには2 〔A〕 の電流が流れ、しばらくして5 X b 20Ω Y. S [A] の一定電流が流れるようになった。 Point & Hint 46 交流過渡現象 147 6x102(s) 交流の角周波数 ーに対してはV= ともに最大値)。 コンデンサ とすると,コイルに対してはV=L・I 1 CⅠ ここで,VとIは電圧と電流の実効値(あるいは コイルでは電圧に対して電流の位相は遅れ,コンデン 抵抗に対してはV=RI で位相の違いはない。 「サーでは逆に進む。 (1) Xは以上の知識から決まる。 YEZの区別は図3の直流回路の過渡現象から 調べる。 スイッチを閉じた直後コンデンサーは「導線」 コイルは「断線」状態 になる。そして、やがてコンデンサーは「断線」, コイルは「導線」状態に入る。 (2)コイルとコンデンサーは平均としての消費電力はない。 電力消費は抵抗での み起こり 実効値を用いて, RI または V.I. と表される。 実効値=最大値/√2 (3)X,Y,Zは直列なので, 流れる電流は共通。 そこで, Zにかかる電圧のグラ フ(図2のような) を描いてみると事態が明確になる。 (4) 各瞬間の電源電圧は, X, Y, Zの電圧の和に等しい。 (5) コイルは電流を流し続けようとするので・・・。 LECTURE コイルと電源の内部抵抗は無視でき コンデンサーのはじめの電荷は0とする。 図3 「X, Y, Zはそれぞれ何か。 また、それらの抵抗値 R, 電気容量 .C. 自己インダクタンスLの値はいくらか。 A 図1の回路の平均の消費電力はいくらか。 Zにかかる電圧が0となるのはいつか。図2の時刻 t の範囲で 答えよ。 図 1, 2 で時刻t=1×10-2 [g]のときの電源電圧はいくらか。ま した時刻 t = 4×10 [s]のときはいくらか。 (5) 図3で,Sを閉じ十分時間がたった後にSを開く。 その直後のX (1) 図2より電圧に対して電流の位相は遅れているから,Xはコイル。 また、図2より交流の周期はT=4×10-2 [s] なので, ω= 2π/T と Vo = wL・Io より VoT L = 2710 100 × 4 × 10-2 2×3.14×2 = 0.32 (H) 図3の回路で Y がコンデンサーとしてみよう (図 a)。 Sを閉じた直後はコンデンサーは導線と同じで, 一方,コイルは電流を通さないから流れる電流I は I = E 20 X 2002 ++ E 図 a となる (Eは電源の起電力)。 そして,十 分時間がたつとコンデンサーは電流を通さなくなり, コイルが導線と同 E じになる。すると,やはり 20 で発生するジュール熱を求めよ。 Level (1)~(4)★ (5) ★★ の電圧 (bに対するa の電位) を求めよ。 また, Sを開いた後, 回路 でIと同じ電流が流れることになる。 これ は事実に合わない。したがって,Yは抵抗(図b)。 Sを閉じた直後電流はR側を通るので X 20Ω E = (R+20) × 2 ...... ① Y R 十分時間がたつと、電流は導線となっているコイ ル側を通り Rはショートされるから E 図 b

高校物理の電気の問題です この問題がわからないのでわかる方教えていただけるとありがたいです！

抵抗 コンデンサー, コイルの直流に対する振るまいを 調べるため、図のような回路をつくった。 コンデンサーC a iL r L r の電気容量を C, コイルLのインダクタンスをL, 抵抗は S すべて同じで抵抗値をr, 電池の起電力をVとする。た だし,コイル, 電池および導線の抵抗は無視できるものと する。次の(1)または(2)の操作における電流ic またはえの時間変化のグラフ を、横軸を時刻として図示せよ。 ただし, 図の矢印の向きを電流の正の向 きとする。なお,各操作のはじめでは, スイッチ S1, S2 は端子 a, b のいず れにもつながれておらず, S1 または S2 をはじめて端子につないだ時刻を 0, 十分に時間が経過した後、別の端子に切り替えた時刻を とする。 (1) スイッチ S2 を開いたまま, スイッチ S1 を端子 a につなぎ、 次に, すば やく端子 bにつないだ。 ただし, はじめコンデンサーは電荷を蓄えていな いものとする。 ほようにされ (2) スイッチ S1 を開いたまま, スイッチ S2 を端子 a につなぎ, 次に, すば (北海道大) やく端子 bにつないだ。

磁場から受ける力がなぜこうなるかわからないです！教えていただけると嬉しいです！

次に, 全てのスイッチS1, S2 を開いて磁場を加えるのをやめ, 正方形コイルをは じめの位置に戻して固定した。その後、図2のようにおもりの代わりに質量 M1の細 長い棒磁石を取り付けた。棒磁石は上側がN極,下側がS極となるように取り付け られており,N極,S極の磁気量はそれぞれ+m,-m(m>0)で,磁極間の距離は lである。いま,この装置全体に鉛直上向きに,高さぇと共に変化する磁束密度 B(B1>0)の磁場を加える。 磁束密度B1 の変化量4B1はzの変化量 4z に対して AB=KAzで与えられ,レールが固定されている水平面内で磁束密度B1 が B の値 を持つように調整されている。 ここで,勾配Kはゼロまたは正の値である。 この装 置が置かれている領域では加えた磁束密度の成分,成分は無視できるほど小さ く高さが等しい水平面内では B1 の値は等しい。 また、棒磁石の磁気量は磁場の 強さに依存しない。 空気の透磁率をμとし,棒磁石がつくる磁場の影響は無視す る。 S1 E 1 R Sz Z Q P D +m N B1 ★x Mi 図2 -m S 設問 (5) K = 0 の場合に,スイッチS を閉じて正方形コイルの固定を静かに外す と、正方形コイルは止まったまま動かなかった。 鉛直上向きの力を正とし て、棒磁石のN極, S極が磁場から受ける力をそれぞれl, m, B, g, μ のうち必要なものを用いて表せ。 また, 棒磁石の質量 M」 を R, E, ℓ, m, B, d,g,μのうち必要なものを用いて表せ。

（5）の解き方を教えて欲しいです 答えは0.4Aです

/100m 解答別冊 3 スイッチ 1 電熱線を用いて次の実験を行った。 これについて、あとの問い 電源装置 に答えなさい。 りょうたん 〔実験] 図のような回路をつくり、 電熱線の両端に加わる電圧を 2.0V, 4.0V, 6.0V, 8.0 V, 10.0Vに変えて,それぞれの電 流の大きさを調べた。 下の表は、実験の結果をまとめたもので ある。 電圧[V] 0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 電流 [A] 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 (1) 図で電圧計はア, イのどちらか,書きなさい。(6点) (2)表をもとに電熱線の両端に加わる電圧と電熱線に流 か れる電流の関係をグラフに描きなさい。 なお、グラ たてじく フの縦軸には適切な数値を書きなさい。(9点) ていう あたい (3) 実験の結果より, 電熱線の抵抗の値は何Ωか, 求め なさい。(7点) 〔 〕 電 流〔A〕 (4) 実験で使用した電熱線の両端に 8.0Vの電圧を5分c. 間加え続けた。 電熱線で消費された電力量は何Jか, 電熱線 求めなさい。 (7点) 〔 ] へいれつ (5) 図の電熱線と抵抗が同じ電熱線を, 並列に2個接続 [ いし 0 2 4 6 8 10 電圧[V] した回路をつくった。 1個の電熱線の両端に加わる電圧の値が 4.0V のとき, 回路に流れる 電流の大きさは何Aか, 求めなさい。 (7点) 〔 〕〔岐阜改)

問５の解説の？が書いてあるところがわかりません教えてください

起 B 半導体ダイオード D, 抵抗値R」の電気抵抗R., 抵抗値 R2 の電気抵抗Rま 電力Eで内部抵抗の無視できる電池Eを図2のように接続する。 ダイオードDに 加わる電圧と流れる電流の関係は、図3のように与えられる。 ただし, a側の電 位がb側の電位に対して高い場合に電圧を正とする。 問4 ダイオードDに加わる電圧を V, aからの向きに流れる電流をとしたと 24 き, R2 を流れる電流を表す式として正しいものを、次の①~⑥のうちから選 大切! E E ① ② V V R R₁ V R₁ R₁₂ ⑤I+- R ⑥I+R₁ V D b E 図2 電流 [mA] -60- 40 Q 問5 E=3.0V, Ri = 1000, R2=50Ωとしたとき、ダイオードDに加わる電 圧として最も適当なものを、次の①~⑥のうちから選べ。 25 ① 0.6 ② 1.0 ③1.6 ④2.0 ⑤2.6 ⑥ 3.0 問6 半導体ダイオードに関係した記述として適切でないものを、次の①~⑤のう ちから一つ選べ。 26 ① 半導体ダイオードは, p型半導体とn型半導体を接合してつくられていて、 型からn型の向きに電流が流れる性質がある。 ② p型半導体には,ホール (正孔)とよばれる電子の不足している部分があ る。 ③ 半導体ダイオードの中には、電流が流れる際に可視光を出す性質のあるも のがある。 20 電圧(V〕 -3.0 -2.0 -1.0 0 1.0 2.0 3.0 ④ 半導体ダイオードを二つ逆向きにして並列に接続すると、ある電圧までは A60 20 どちら向きにも電流が流れないが、 ある電圧を超えるとどちら向きにも電流 が流れ出す素子をつくることができる。 物 40 40 -60- ⑤ 半導体ダイオードは,直流を交流 (流れの向きが変化する電流)にする整 流回路に利用されている。 理 図 3 物理- 16

(1)で、電源のした仕事のところがわからなくて、W＝qVで、Eﾎﾞﾙﾄ持ち上げたからVのところはEが入るのはわかるんですけど、なんでqにはいるのはQ1だけなんですかー？？Q2は考えないのはなんででしょうか。

問5-6 右ページの図のような回路があるにはじめ、どのコンデンサーにも電荷が加えら れていない。このとき、 0 (1) スイッチをaにつないでから十分に時間が経過した。 この間に回路で発生し たジュール熱はいくらか。 Q (2) その後,スイッチをbにつなぎ替えて十分に時間が経過した。この間に回路 で発生したジュール熱はいくらか。 電源のした仕事=静電エネルギーの変化+発生したジュール熱 の関係を使って計算していきましょう。 <解きかた (1) はじめ, どのコンデンサーにも電荷が蓄えられていないので静電エネル ギーは0ですね。 コンデンサー C, とコンデンサーC2の電圧をV1,2と すると 電圧1周0ルールより E = V1 + V2 ...... ① 蓄えられる電気量は Q1 = CV1 ......② Q22CV2 独立部分の電気量の総和は不変なので ② ③より 0+0=-CV + 2CV2 0=-V1 +2V2 ...... ④ ①+④ より E=3V2 DRIC V₁=E. V₂ =E 静電エネルギーはそれぞれ U₁ = CV²= CE² U₁ = 1.2CV²=1+CE² 電源はQ=CV の電気量をEだけ持ち上げたので、 電源のした仕事は 2 QE = C.²+E+E=²²CE² とすると よって、回路で発生したジュール熱をとすると 2 -CE2= CE² = 2 CE² + CE² + J₁ 9 ゆえに = CE2 ...

5の解説に〜を引いている部分についてよくわからないので，教えて欲しいです｡

43 電磁誘導 43 電磁誘導 137 図1のように、絶縁被覆した銅線を一様に巻いた長さ21のソレノイ ドコイルがある。 両端AとCとの間に直流電圧Vを加えたら電流) が流れ,コイルの中心P点に強さ H の磁場が生じた。 コイル以外の 導線の抵抗は無視する。 Ⅰ 次の場合,電源から流れる電流はIの何倍になるか。 また, P点 の磁場の強さはHの何倍になるか。 (1) 電圧 V の電源の正の端子をBに接続し, 負の端子をAとCに 接続する。 (2) B点を中心としてこのコイルを2倍の長さ(41)になるまで一様 に引き伸ばして固定し,両端AとCとの間に電圧 Vo を加える。 (3) コイルを元の長さ(27)に戻し,電圧Vの電源の正の端子をA に接続し,負の端子をBとCに接続する。 磁場の強さけ。 I 図2のように,固定したコイルの左端と中央とに,それぞれ銅の リングR1, R2 がつるされている。 スイッチSを閉じたとき, (4)電流が定常的になるまでの間に,R1 と R2 には電流が流れるか。 流れるとすれば,その向きはコイルに流れる電流と同じ向きか, 逆向きか。 (5)Sを閉じた直後, R1 と R2 は動きだすかどうか。 動きだすとすれ ば,その向きは左右どちら向きか。 ただし, R1, R2 間の相互作用 は無視してよい。 R₁ R. T A Vo S C B 図 1 evel (1),(2)(3)★★ (4)(5)★ 図2 (東京大)

4番の解説の意味がいまいちよくわからなくて、V=Edを用いるというのはわかるんですけど，Δrについてよくわからないので教えて欲しいです｡ （私の考え） Δrをゼロに近くしたとしても，円盤の中心から端までの距離差はaでないか？

134 電磁気 42 電磁誘導 半径 ②の円板と細い回転軸は共に 導体でできていて,これを一定の角 速度で回転させる。回転軸と円板 の縁に導線を接触させ,スイッチS を通して抵抗をつなぐ。 円板には一 様な磁束密度Bの磁場 (磁界) が垂 直上向きにかかっている。 Sは初め 開かれ、回路の抵抗値をRとする。 R B (1) 円板と共に回転する自由電子はローレンツ力を受ける。電子はど ちら向きに移動しようとするか。 (2)円板の中心と縁には正負どちらの電荷が現れるか。 また, それに よって生じる電場 (電界) の向きはどうなるか。 (3) ローレンツ力による電子の移動は,発生した電場から受ける静電 気力とつり合うまで続く。 電場の強さEを, 中心からの距離rの関 数として表せ。 また, 横軸にrを縦軸にEをとってグラフに描け。 (4) 円板の中心と縁の間の電位差V を求めよ。 (5)Sを閉じたとき回路に流れる電流Iはいくらか。 また, 円板を回 転させている外力の仕事率Pはいくらか。 (防衛大+名古屋大) Level (1) ★★ (2) ★ Base ローレンツカ (3)~(5)★ BA 荷電粒子が磁場中で動 Point & Hint くと力を受ける。 磁場中を動く導体棒に生じる 誘導起電力 V= vBl の導出 (エッセンス (下) p102) と同類 の問題。誘導起電力が生じる原 因は自由電子に働くローレンツ 力にある 9 BA V q f f = quB ひとの向きが直角 でない場合は、どちら かの垂直成分を用いる。 子はひと豆がつくる 平面に垂直となる。

（4）の式がよくわかりません どうしたらこの式が生まれるのでしょうか？

メン X0 xx xx ・問題 95 コンデンサーを含む直流回路 図のように、同じ抵抗値R (Ω) の電気抵抗A, B, 電気容量 C〔F)のコンデンサー, スイッチ St, S2 および電圧V(V) の電池からなる回路がある。 最 初、コンデンサーには電荷は蓄えられていないも のとする。 (1) S1を閉じたとき, Aに電流I [A] が流れた。 IAはいくらか。 A R S₁ S2 C BR 物理 (2)その後,S2を閉じた。 この直後に抵抗Bに電流が流れるか流れないか。 (3)S2を閉じて十分に時間が経過したとき, コンデンサーに電気量Q〔C〕 が 蓄えられた。 Qはいくらか。 (4)その後,Sを開いた。 十分に時間が経過するまでに, 抵抗Bでジュール 熱W 〔J〕 が発生した。 Wはいくらか。 〈 岡山理科大 〉 (解説) (1) スイッチS2は開いたままで, スイッチ S1 を閉じたので, 抵抗AとBが直列に接続されている回路とみなすことができ る。抵抗AとBには,ともに電流IA 〔A〕 が流れているので, V V IA = [A] R+R 2R (2)抵抗Bに電流が流れるためには,両端に電圧 (電位差) が必要になる。 S2 を閉じると,抵抗Bとコンデンサーは並列に接続されていることになるが, 次のことに注意しよう。 Point 抵抗とコンデンサーを含む回路では,電流の流れている部分を見抜 き,その部分から考え始める。 S2を閉じた直後,コンデンサーには電荷は蓄えられておらず、コンデン サーの両端にかかる電圧は0である。 そのため、抵抗Bにも電圧がかからな いので抵抗Bには電流が流れない。

③の式と④の式の連立がわかりません教えてください

問題 93 電気量保存の法則 ② 物理 次の文中の空欄にあてはまる式を記せ。 図のように、電圧V(V)の電池E1 と E2, 電 気容量 C(F)のコンデンサー C1 と C2, および スイッチSとS2を接続する。 はじめ, スイ ッチは開いた状態であり, コンデンサーは電 荷を蓄えていないものとして, 次の操作Ⅰ か らⅢを順に行う。 . b 2 an E1 E2 操作Ⅰ スイッチ Si を a1, スイッチS2を2に順に接続した。 コンデンサー XO Cの右側の極板に蓄えられる電荷は,Q(I) 〔C)である。 操作Ⅱ スイッチS を bi, スイッチS2をb2に順に接続した。 このとき,コ ンデンサーC」の右側の極板および,C2の左側の極板に蓄えられている電 荷をそれぞれQQとすると、Q=Q1+Qである。一方、キルヒホッ (2) (V)である。 Q1. フの第二法則よりVをQ1 Q2,Cで表すと, V = = (4) 〔C)である。 Q2 を C, Vを用いて表すと, Q1 = (3) (C), Q2 操作Ⅲ スイッチ Si を a1, スイッチ S2をa2に順に接続したあと、スイッチ S1 を b1, スイッチ S2をb2 に順に接続した。 コンデンサーCの右側の極板 に蓄えられている電荷をC, Vを用いて表すと, (5) 〔C)であり,コン デンサーC2の左側の極板に蓄えられている電荷を C, Vを用いて表すと, (6) 〔C)である。 〈愛媛大〉 12/218/ のとき, 右側の極板には正の電荷 i+Q かえられている。 コンデンサー C1 にかかる電圧はV[V] なので,蓄えられる電荷Q[C] は,Q=CV[C] E₁ V 時間について指示がない場合は, 十分に時間が経過 したときを答える。 EiE2は名前で実際の電圧はVO (2)スイッチを切り替える前, C, の右側の極板およびC2 の左側の極板に蓄え られている電荷は,それぞれQ=CV [C], 0 [C] である。 スイッチを切り替 えると,電荷が移動し, それぞれQ[C] Q2[C]となる。 Q1 Q2 を正と仮 定して、向かい合うCの左側の極板と C2 の右側の極板に蓄えられている電 190