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物理 高校生

133 解説お願いします🙇

110 18 交流回路 (3)図2で、電圧の最大値はAの波形が 40V, Bが40 mVであった。 ただし, 図2でBは縦方向に拡大し ている。 電気容量Cの値はどれだけか。 (4) 図1のaとbの間にコイルを接続し、電源の電圧 を調整し (2) と同様な測定を行った。このとき,図 3のような結果が得られた。 ただし, 図3でBは縦 方向に縮小している。 電圧の最大値はAの波形が4 V, Bが10Vであった。 自己インダクタンスLの値 はどれだけか。 (5) 図1のaとbの間にコンデンサーとコイルを直列 に接続した。このときの共振周波数はどれだけか。 (6) 図1のaとbの間に抵抗, コンデンサー, コイル を直列に接続した。 交流電源の周波数を共振周波数 に合わせ、電源の電圧の最大値を10V に調整した。 このときab間に接続した抵抗, コンデンサー, コ イルで消費される電力の時間平均値はそれぞれどれ だけか。 ILA EE 0 0 庄 33. <LC並列回路> 図1のように抵抗値Rの抵抗R, 自己インダクタンスLのコイルL 電気容量CのコンデンサーCと交流電源EおよびスイッチSからなる 回路がある。 コイル内の抵抗は無視できるものとする。 〔A〕 スイッチSをつないでいない場合, cd間に実効値 Veの交流電 圧を与えたところ, ac間の電圧とab間の電圧が等しくなった。 (1) 交流電源の交流電圧の最大値を求めよ。 (2) ac間の電圧の実効値を求めよ。 (3) 交流の周波数を求めよ。 [B] スイッチSをつないだ場合, cd間に周波数fの交流 電圧を与えたところ, bに対するaの電位の瞬時値 Vab は図2のように時間とともに変化した。 (1) コイルLを流れる電流の瞬時値の実効値 を求 めよ。 (2) コンデンサーCを 流れる電流の瞬時値 Icの実効値 Ice を求 7 0 0 Vabt Vo 0 - Vo Ich Icm 0 0.01 - Icm 図2 0.01 図3 (10 大阪教育大 C 図2 0.02 時刻 (s] L 0.02 時刻 [s] b ~ めよ。 (3) Veb の時間変化に um 対するおよびIc 図3 図4 の時間変化をそれぞれ図3および図4に示せ。 ただし, それぞれの電流の最大値を Im および Icm とし, 横軸の目盛りは図2と同じものとせよ。 4 位相差 の何倍か。 (5) 図1の自己インダクタンスLを別の値L'に変えたところ、 抵抗Rに電流が流れなくな った。 L'を求めよ。 〔09 愛媛大改) 134.交流電流とリアクタンス> 図1のような電圧と角周波数を設定できる交流電源を用意した。 AB間に は、 抵抗 コンデンサー, コイルなどを接続する。 交流電源の電圧を VtVasinwt, 抵抗の抵抗値をR, コンデンサーの電気容量を C, コイル の自己インダクタンスをLとして次の各問いに答えよ。 時刻を角周波数とし, 導線の抵抗やコイルの内部抵抗は 無視できるものとする。 作図は, (2)~(4) について角周波数とリアクタンスの図1 交流電源 定性的な関係がわかるように、1つの図(図3) の中に表せ。 なお, nを整数とすると, sin (nat) および cos (nwt) の1周期にわたる時間平均は0である。 (1) AB間に抵抗をつないだとき, 回路に流れた電流はI(t) =Lsinwt であった。 (a) を VoとRで表せ。 (1) (2) (3) (b) 電源のする仕事率 (電力) の, 1周期に わたる時間平均を求めよ。 (2) AB間にコンデンサトをつないだとき, 回路に流れた電流はI(t) = Isin (wt+p2) であった。 (a) を Vo, C, w, 2の値を求めよ。 (b) コンデンサーのリアクタンス X を求め, リアク 1) タンスと角周波数の関係を実線で図示せよ。 ア (c) 電源のする仕事率の, 1周期にわたる時間平均タ を求めよ。 また, その値の物理的意味を述べよ。 18 交流回路 (3) AB間にコイルをつないだとき, 回路に流れた電 流はI(t)=Issin (wt+ps) であった。 ス C 20 offmo 図2 AB間に接続する素子など ((1) ~ (5)) C (5) ofthe 角周波数 α 図3 (a) Is を Vo, L, w で表し, の値を求めよ。 (b) コイルのリアクタンス X を求め, リアクタンスと角周波数の関係を破線で図示せ よ。 発展(4) AB間にコンデンサーとコイルを直列につないだ。 (a) リアクタンスの大きさ|X|と角周波数の関係を太い実線で図示せよ。 (b) リアクタンスの大きさが最小値をとる角周波数 を求めよ。 発展 (5) AB間に抵抗とコンデンサーとコイルを並列につないだとき, 回路に流れた全電流は I(t)=Issin (wt+ds) となった。 Is と tan Φs をそれぞれ Vo, R, C, L, ω のうち必要なも のを使って表せ。 [08 東京医歯大 改) 111 TI

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理科 中学生

至急です (3)の②を教えてください。お願いします。

_1 電熱線に電圧を加えたときの水温の変化を調べる実験を行いました。 (1)~(3)に答えなさい。 ただし、電熱線の抵抗の大きさは温度によって変化しないものとし、電熱線から発生した熱は 電源装置 すべて水の温度上昇に使われたものとします。 ('15 埼玉県) 次の1~6の順番で実験を行った。 13つの発泡ポリスチレンのカップに、それぞれ同じ質量の水を入れて しばらくおいた。 2抵抗の大きさが6Ωの電熱線と3Ωの電熱線bを使って 図の 回路をつくった。 ,0 7.2 3 スイッチⅡIⅠを切った状態でスイッチを入れ、電圧計の値が 3.0V になるように電源装置を調整して電流を流し ときどき水 をかき混ぜながら水温を測定した。 4 次に、カップ1で用意した別のものにとりかえ 3と同様に, スイッチⅡIを切った状態でスイッチを入れ、電圧計の値が 6.0V になるように電源装置を調整して電流を流し ときどき水をかき 混ぜながら水温を測定した。 27 53.4の結果を次の表のようにまとめた。 表 電 3.0V 圧 6.0V ガラス棒温度計 電圧計 -0.9x==36 スニ50 スイッチⅡI ・電熱線b 電熱線 スイッチ1 開始時の水温5分後の水温 10分後の水温 15分後の水温 20分後の水温 14.0℃ 14.9 °C 15.8℃- 16.7℃ 17.6℃ 14.0℃ 17.6 C 21.2℃ 24.8℃ 28.4 °C 6 次に、図の回路を用いて, スイッチⅡIを切った状態でスイッチⅠを入れて電流を流し、ときどき水をかき 混ぜながら水温を測定し,さらに途中でスイッチⅡIも入れときどき水をかき混ぜながら水温の測定を続け 実験中の電圧計の値は常に一定で6.0V であった。 また、 カップは1で用意した別のものを使用し、 実 験開始時の水温は14.0℃であった。 (1) 実験の4で、電圧計の値が 6.0V になるように調整して電流を流したとき, 2分間で電熱 線 a から水が得た熱量は何Jか求めなさい。 ( 720 J] (2) 実験の5の表から実験の3を開始してから25分間電流を流したときの水温は何℃にな ると考えられるか求めなさい。 [ 18.5 °C) 電流計 発泡ポリスチレンのカップ x 1200 (3) 実験の6について,次の ①.②に答えなさい。 ① スイッチとスイッチⅡIの両方を入れたときの回路全体を流れる電流の大きさは何A か求めなさいog=14+360 ( 3 A] ② 実験開始から30分後の水温が50.0℃になるようにスイッチⅡIを入れます。 実験開始か ら何分後にスイッチⅡIを入れればよいか求めなさい。 また、計算の過程や考え方も書きな 〔20〕 分後にスイッチⅡIを入れればよい。 さい。 「計算の過程や考え方 スイッチコだけのときの式はy=144+0.72x 50=0.72x+14

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