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物理 高校生

問109のコンデンサーの問題です。 S1を端子2に切り替えたときC1の電圧が2/3Cのままである理由を教えてください。

109 ・回路とつなぎかえ> 電気量保存の法則と、電位差の関係式を用いる。 (イ)S, を端子2に入れる C2の電圧はEと等しい 「極板の間隔を2倍」 電気容量は倍 Aのほうへ電荷をもどそうとするが、 ダイオードに止められる ア) 回路は実質的に右図の実線部分となり, C1 と C2 は直列である。 C と C2 の電圧をそれぞれ V1, V2 とすると AB間の電圧について Vi+V2=E 電気量について Q=CV=2CV2 上記2式より V₁=E 別解 初期電荷が0だからCとC2の電圧の比は電気容量の逆数の比になる。 C+2CE=2/3E C の電圧 V は Vi=C+2C 2C (イ) S端子2に入れると, C2の極板間の電圧はEになるから,AB間の電位 差は Vi+E= 5 =1/32E+E=1E (ウ)BよりAのほうが電位が高いからDには順方向に電流が流れ,Dの電圧が 0になるまで電荷が移動する。 S2 を閉じた後の各コンデンサーの電位差を図のように V1, V2, Vと すると V1 + V2=V/3 ※A← ...... ① また、各コンデンサーに蓄えられている電気量はそれぞれ Q=CV1 Q2=2CV2 Q3 = 2CV3 点A側の電荷の保存より +Q+Q=+/CE+0 ゆえに Vi+2Vs = 212/2E 点P側の電荷の保存より -Q+Q2=1/3CE+2CE ゆえに Vi+2V2=1/32E -E q=Q₁==ce, 2 V-22-1/21. v= Q = 5 E₁ -3 ③ 5 ①, ②, ③ 式より V1, V2 を消去して V3 を求めると Vs= よって, 求める Q3 は 12 Q3=C₁V₁=2C ×52E=CE 12 別解 S2 を閉じた後の図で,点A, Pの電位をx, y と仮定する。点P側の 極板の電荷の保存より Cx(y-x)+2C×(y-0)=-12/3CE+2CE 点A側の極板の電荷の保存より C×(x-y)+2C×(x-0)=+/3/3CE+0 -E, =1/72E.y=1/2E -E 上記2式より x= 5 よって,C の電気量 Q, はQ=2C×(x-1)=2C×(1/E-0)=1/CE (エ) 極板の間隔を広げると電気容量が小さくなる※B。 「Q=CV」より,Q3が 一定ならば,C3 が小さくなると V3 は増加することとなる。 電荷はダイオードDを逆方向に流れることができないから, C3 の電荷が(ウ) のまま保たれる。 V1 Cx=2C×12=cQ==.22CE 2 11 2 _1.Q2 5 1 = U = 1 x V² - 1 · 2 0 - 1 0 ( 2 ) ² - 1 IC (CE) - CE = -CE2 25 144 2 2C 2 2C V20 E S1 |C1 P• ・C C 2 2C A A C₁ C₂ C1 B V3 C 2C より V1+V2=V3 S2 を閉じる前 A V₁ ※ A Vi+ V2=V V3 = V HE 2C B +2/3CE CE C3 P +2CE C21 2C-2CE B S2 を閉じた後 Ax 0 電位差 0 2C S₂ 文 C31 2C0 電位差 0 2C 気容量がいずれもC〔F〕のコンデンサー C1, C2, 抵抗値 108. 〈スイッチの切りかえによる電荷の移動> 図のように、電圧 Vo [V], 2V 〔V〕 の電池 E1, E2, 電 [R[Ω] の抵抗 R, スイッチ S1, S2 が接続されている。 最 初, スイッチ S1, S2 は開いていて,C1, C2 には電荷は蓄 えられていないものとする。また, 電池の内部抵抗は無 1+ 視できるものとする。 次の問いに答えよ。 Vo (V) E2 2V (V) (1) S, を閉じてから十分に時間が経過した。 この間に電池E」 がした仕事を求めよ。 (2) 次に, S, を開きS2を閉じた。 十分に時間が経過した後のC2 の両端の電位差を求めよ。 また, この間に電池 E2 がした仕事を求めよ。 (3) 続いて, S2 を開き, S1 を閉じた。 十分に時間が経過した後, Si を開き S2を閉じた。さら に十分に時間が経過した後の, C2 の両端の電位差を求めよ。 (4) この後,(3)の操作をくり返すと, C2 の両端の電位差はある有限な値に近づく。その値を 求めよ。 S ◆BC=es より電気容 量は極板間隔dに反比例する。 S₁ 180 114 コンデンサー 89 B R R [Ω] C₁ C [F] 109. 〈ダイオードを含むコンデンサー回路とつなぎかえ> 次のア~ウに当てはまる式を記せ。 また,エは指示通りに解答せよ。 A S2 C2 C [F] tr 図に示した回路において, C1, C2 は電気容量がそれぞれC, 2Cの平行平板コンデンサー, C3 は極板間隔を変えることが できる平行平板の空気コンデンサーで,あらかじめ電気容量 が2Cになるように極板間隔を調節してある。Eは起電力E の電池, S, S2はスイッチ, Dはダイオードである。 初め, C1, C2, C3 の電荷は0で, S1, S2 は開かれている。Dは順方 向のみに電流を通し, そのときの抵抗値を0とする。 まず, S1 を端子1に入れて C1, C2 を充電した。このとき、 C の極板間の電圧はアである。 次に, S1 を端子2に入れて, 十分時間が経 S を開いた。このとき, AB間の電位差はイになっている。この状態で、 と C3 にはウの電気量が蓄えられる。 次に, S2 を閉じたまま, Cg の極板 に広げた。 この操作の後, Ca における極板間の電圧 V, 蓄えられている電気 の電気容量 Cx と,極板を広げるのに必要とした仕事Uを, C, Eなどを用い れを区別してエに示せ。 S₁ E 12 =C2 B 110. 〈4枚の導体板によるコンデンサー回路) 次のア~スソーチの中に入れるべき数や式を求めよ。 る文章を解答群から選べ。 ただし,数式はC, V, dのうち必要なも

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理科 中学生

(2)の②、③が分かりません。 教えてください🙇

から符号で選びなさい。 AはBより暖かく, CはDより暖かいイAはBより暖かく, DはCより暖かい ウ. BはAより暖かく, CはDより暖かい I 電源装置 A (2) 抵抗の大きさが8Ωの電熱 線Aと抵抗の大きさのわから ない電熱線B,Cがある。 こ の3つの電熱線A~Cのうち 2つを選ぶ3通りの組み合わ せについて,それぞれ図Iのような直 列回路と,図ⅡI のような並列回路をつ くり、電流計を流れる電流の大きさを 電熱線の組み合わせ 直列回路 並列回路 測定した。 表は, 測定段階の途中のものである。 図のX,Yは電流計, 電圧計のいずれかであ り、電源の電圧の大きさはいずれも24Vであるとして,次の ①~④に答えなさい。 ① 図Iで,端子Pは何ですか。 最も適当なものを、次から符号で選びなさい。 ア 電流計の+端子 イ電流計の-端子 A 2819 -9.6 電圧計の+端子 14.4 ② 電熱線Bの抵抗の大きさは何Ω ですか。 ③ 表のQにあてはまる値は何Aですか。 金属などのように, 電気抵抗が小さく電流が流れやすい物質を何といいますか。 電熱線 AU 0000 T X DはCより暖かい エBはAより暖かく, 電熱線 JAWATAN STOPNÉ P 0000 電流計の値 [A] II Y 電源装置 200 9.0A 電圧計の一端子 A Q 電熱線 AとB 8 9.0 電熱線 2.6. AとC 1.2 aban 0000 Y X BとC = 11 FIREAR 3W10421J TR Dolm Bin Stola 1 1 41603/2 3W

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理科 中学生

この問題の図1で電圧計を直列に繋いでいませんか?これで正しいのでしょうか 私のメモで見えづらくすみません🙇

3 右の図1のように、抵抗が5Ω,109, 20Ωの電熱線と電流計, 電圧計および電源装置を使って回路 の一部をつくり,それぞれの端子をアーカとした。これらの端子間を導線でつないで回路をつくり,回 路を流れる電流の大きさを調べる実験を行った。これについて,次の問いに答えなさい。 (1) 図1のアとカ, イとオをつないだとき, 回路を流図1 <福岡 > 0.300:0.075 れる電流は0.3Aであった。 このとき, 電圧計の示す値 は何Vか。 0.3A1300:75 1.5V (2) 図1のエとカ, イとオをつないだときに回路を流れ る電流を(①) A, エとカ, ウとオをつないだとき25 30 5 6 に回路を流れる電流を( ② ) Aとする。 電源の電圧 を同じにしたとき,( )内の数値①と数値②の比 を最も簡単な整数で表せ。 ①:②=64:15 (3) 図1のアと力をつなぎ,さらに2本の導線を用い て, 一定の電圧で電流計ができるだけ大きな値を示 す回路をつくりたい。 このときの回路を、 右の図 2 中に完成せよ。 ただし 回路の中に電熱線をふくむ。 ア 図2:5 5Ω 20Ω 50 2002 1002 1002 HO 舌 46 オ〇 OR オ〇 OR 電源装置 電源装置 to 1 右の図のような装置を用いて、電流回路に関する実験をした。これについて,次の問いに答えなさ 鹿児島改>

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理科 中学生

至急です‼️ (2.3.4)式と答え教えてください🙏

2 〈回路と電流・電圧〉 図1のA,Bの回路をつくり,スイッチを入れて電流と電圧を測定した。 図2は, このときの電流計, 電圧計の針のようすを示したものである。 なお, Aの回路では, 電流計アの-端子 は 50mA端子, 電圧計ウの一端子は 3V 端子を使用し、Bの回路では, 電流計オの端子は500mA 端子, 電圧計の-端子は 15V 端子を使用した。 また, A, B どちらの回路の電源の電圧も 6.0V である。これ について,あとの問いに答えなさい。 ただし, 電流については1の位まで, 電圧については小数第1位ま での値で答えればよいものとする。 図 1 A (A) 6.0V B 図2 6.0V 10.01) (A)) (A)G OL 現象B で、コイルに電現象B 0 0 10 22 A 10 20 10 20 A 3 30 140 50mA 3 30 14050mA A 0 0 V 5 V KI 10 Moking! の (1) 作図 図1のAの回路で,電流計ア, 電圧計ウが示す値, Bの回路で電流計 オが示す値はそれぞれい くらと読めるか。 単位をつけて答えなさい。 また, 電圧計の電圧計の針のようすを図2の半にかきな さい。 電流計 [ 40mA] 電圧計[Q6V] 電流計 [ 電流計 [ 146mA (2) 図1の電流計①, 電圧計エの示す値はそれぞれいくらになると考えられるか。 (1) をもとにして単位を 電流計 [ ] 電圧計 [ つけて答えなさい。 2 (3) 図2の電流計 電圧計の示す値はそれぞれいくらになると考えられるか。 (1) をもとにして単位を つけて答えなさい。 電流計 [ [] 電圧計[ ] (4) 図2の電流計の示す値は100mAであった。 このとき, 電流計の示す値は何mA か。 [ ]

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理科 中学生

(2)と(4)の解説をしてほしいです。

4 電流と磁界について調べるため、次の [実験1] から 〔実験4] までを行った。 図1 〔実験 1) ① エナメル線を巻いてコイルをつく り 図1のように, スタンドに固定 した棒に糸でつり下げ U字形磁石 をN極を上, S極を下にして, 両 極の間をコイルの一部が通るように 置いた。 ② 次に、 コイルの両端の端子x,y の間に電源装置, 電熱線, 電流計を 導線を用いて接続した。 ただし, 端 子xは電源装置の端子に, 端子y マイナス は電流計の5Aの一端子に接続した。 ③ 電源装置の電圧を0Vから少しず つ大きくした。 【実験1] の③では、図1の矢印Pの向きに電流 が流れ, 矢印Qの向きにコイルが動いた。 [実験 2] ① [実験] の後に, U字形磁石に かえて円盤状の磁石を、図2のよう に,N極が上になるようにコイルの 真下に置いた。 ② 電源装置の電圧を0Vから少しず つ大きくして, コイルの動きを調べ た。 スー [実験3] 図2 ① 〔実験2] の後に、図3のように コイルをスタンドで固定し, 端子x, yを検流計につないだ。 ② 棒磁石のN極をコイルに向け, 図3 の矢印の向きにコイルの直前まで近づ けたときの、 検流計の針の動きを調べ た。 [実験3] の結果, 検流計の針は一側に振れた。 [実験4] ① [実験3] の後に、図4のように, 端子x,yの間に電源装置と電熱線を 導線を用いて接続した。 さらに, コイ ルの中を通るように水平に台を置き、 コイルの中心に方位磁針Aを, コイル の真下に方位磁針Bを置いた。 ② 電源装置を調節して電流を流し, 方 位磁針A,Bが指す向きを調べた。 図3 図4 — (6) - 糸 コイル 台 N 端子 x ND 磁石 N y, 南 電流計 R T 端子 x X 検流計 端子 方位磁針A 方位磁針B 西 北 OM4 (695-30)

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