物理　コンデンサーについての質問です (2)C2に蓄えられた電気量は3.0CVでC2を通った後の電位は0だからその後に回路を繋ぐと(１)と同じようにC1、C2に電荷が貯まっていくので (充電したときの電気量)+((１)の電気量) となると考えたんですがなぜ駄目... 続きを読む

29 問題 認問題 26) 5-3に対応 という ずつ, 板A, Bからなる電気容量C[F]のコンデンサーC,と, 板C. Dからなる電気容量2C(F] のコンデンサー C。 起電力3V[V]の電源につないだ, 右図のような回路 3V ある。次の各問いに答えよ。 (1) Ci, C2に電荷が蓄えられていない状態でス イッチを入れた。しばらく経ったときにC, Cに蓄えられる電気量Q, Qをそれぞれ求めよ。 (2) C。のみ1.5V[V]の電源につないで充電した(極板Cに正電荷, Dに負 電荷が蓄えられた)。その後, 上図の回路のようにつなぎ, スイッチ を入れた。しばらく経ったときにC,, Cgに蓄えられる電気量Q, Q. をそれぞれ求めよ。 Ci C2 2C (3) Cgのみ4.5V[V]の電源につないで充電した(極板Cに正電荷, Dに負 電荷が蓄えられた)。その後, 上図の回路のようにつなぎ, スイッチ を入れた。しばらく経ったときにCi, C2に蓄えられる電気量Q, Q. をそれぞれ求めよ。 す。極 こいま 趣 司じ回路で,コンデンサーが充電されているときと, されていないときを比べる 問題です。 2=CV, 電圧1周0ルール, “独立部分の電気量の総和が不変" の3つを使って いきましょう。 O+ 一組みを (1) C, Caにかかる電圧をそれぞれ Vi, V2 ゃんと 解しなき AE 0+ V2 2C とすると Q=CV Q2=2CV2 回路1周の電位の変化は0なので(電圧1周0ルール) ………A+ =A8 ここで極板B, Cのところは, 回路から独立しています。 もともとコンデンサーは充電されていなかったので “独立部分の電気量の総和が不変”であることより 2

Bは孤立しているので電気量が変わらないのでV=EdよりE=V/dとしてV'=V/d(d+x)としたのですが答えは全然違いました。何故このやり方はまずいのでしょうか？

地匹と 小のよ。 27* A 面積Sの3枚の金属板 A, B, Cを間隔dで並べ, 図のように電池や導線で結ぶ。B上の電荷を求めよ。次 にスイッチKを切り,Bを上にxだけ上げたときの C B d K」 BC 間の電位差V'を求めよ。 間隔dのときの容量を C とし,誘電率をE, とする。 C d VL

106(オ)がわからないです

(2)図の最初の状態にもどる。すなわち,各スイッチは開いており、 (4)各コンデンサーの耐電圧(耐えられる電圧の限界)がすべて 45Vであるとき,合成コンデ C, Dの電位はそれぞれ Va=V(V), Va=Dオコ×V[V). [V/m]である。導体板 A, B, C, D間に蓄積されている静電エ 図1のように、十分に広い面積Sをもった平行板コンデンサーにおいて, 左側の極板Aは この状態でスイッチ S.のみを閉じた。このとき, 専体板A, B, どの導体板にも電荷は蓄えられていない。次の2つの操作後の結果を比較しよう。 d(m)、2d (m), 3d[m) とする。ここで, dは導体板の辺の長さ aと比較して十分小さいと する。国中のS,Sa. Siはスイッチを表している。 電源Vは電圧「V[V) の直流電源であり。 操作a):スイッチ S」を閉じ,しばらくしてスイッチ S,を開く。 それからスイッチS.を る文章を解答群から選べ。ただし、 数式は C, V、 dのうち必要なものを用いて答えよ。 2つの導体板 A, Bを平行板コンデンサーとみなしたときの電気容量を CIF) とする。 導体板Dは電源の負極とともに接地されている(接地点の電位を基準V とする。 また。 84 コンデンサー 85 標準間■ A つり最初の状態ではどの事体数にも電荷は書えられていたい。 °104.(コンデンサーの合成容量) 6.0Vの直流電源Eと,電気容量がそれぞれ 3.0μF, 1.5μF, 2,0μF, 2.0μFの4つのコンデンサー Ci, Ca, Cs, C4を図のように 接続し、十分に時間を経過させた。各コンデンサーは,接続する前 は電荷をもっていなかったものとして,次の問いに答えよ。 (1) 4つのコンデンサーの合成容量 C [uF] を求めよ。 (2)各コンデンサーに加わる電圧 Vi. Vz, Vs, Va [V), および蓄えら れた電気量Q,Q, Q, Q [C] を求めよ。 (3) 各コンデンサーに蓄えられた静電エネルギーの合計び [J] を求めよ。 C C。 S」 し ×V (VJ, Vo=UV である。導体板BとCの向かい合 C。 れらの間の空間に発生する電場は図で右向き, その強きは AB C E ネルギーの合計はオ|×CV2[J] である。 通体所の間属は拡大して かいてある ンサーとしての耐電圧 Vimax (V] を求めよ。 105.(ばね付きコンデンサー) (10 群馬大) 閉じる。 固定されているが、右側の極板Bは壁に固定されているばね (ばね定数k)につながカて。 て、Aに平行なまま動くことができる。極板が帯電していないとき, ばねは自然の長さのい 態にあり,極板間の距離はdであった。次に,図2のように,極板Aに正, 極板Bに自の筆 荷を徐々に帯電させるとばねは徐々に伸び,最終的に極板Aに +Q, 極板Bに -Qの雷益た 帯電させたところ, ばねの伸びが 4d (Ad <d), 極板問距離がd-ddとなったところでつり あった。真空の誘電率を Eo, 空気の比誘電率を1とする。また, ばねおよび壁の帯電, 重力 の影響はないものとする。次の問いに答えよ。ただし, (2)~~(5)は, Eo, d, k, Q, Sの中から 必要なものを用いて解答せよ。 (1) 電気力線のようすを図3に矢印で表せ。 極板間の電場の強さEを求めよ。 極板Bにはたらく電気的な力Fを求めよ。 (4) dd を求めよ。 (5) 極板間の電位差Vを求めよ。 ここで、極板Bを固定し、極板Aに +Q. 極板Bに -Qの電荷 を帯電させたまま、極板間に、比誘電率2の誘電体を図4のよう にゆっくりと差しこんだ。 6 このときの電気力線のようすを図4に矢印で表せ。 (7) Bにはたらく電気的な力は,(3)と比べてどうなるか。 を開く。 初めに操作(a)による結果を考察する。操作終了後,導体板CとDの間の電場の強さは 一カ(V/m] であり,導体板Aの電位は Via=Lキ ×V(V) である。このとき、毒体 新間全体に蓄積された静電エネルギーは,(1)のエネルギーの値オ×CV?[J) の ク]番 である。 一方,操作(b)の場合, 操作終了後に導体板AとBの同に発生する電場の強さはケ (V/m] であり, 導体板Aに蓄えられた電気量は Q=D■コ C) である。 また、事体板 A Bの電位はそれぞれ VAb= サ×1/[V), Vias=■シ×1/(V) となる。この場合、毒 体板間全体に蓄積された静電エネルギーは, (1)のエネルギーの値閉×CV*(J]の ス] 倍である。 したがって、2つの操作後の結果を比較すると次のようなことがわかる。 スイッチS。 を閉じると導体板 B, C間に発生していた電場が消失するので, スイッチを開じた直後。 その分の静電エネルギーが減少する。このとき、 セ」ということがいえる。 (2)の(b)の操作後,しばらくしてスイッチS:を開き、それからスイッチS,を開じた。この とき,導体板Cの電位は V%=[ ソ×1/[V] で, 導体板BとDに蓄えられている電気量 (絶対値)はそれぞれタ×0,[C). 「 チ]×Q&(C) となる。ここで、 &はこのコ(C である。 |セの解答群 3- d-dd- B A B otinl Foom P00000 +Q-91 図1 図2 -Q +Q 図3 +Q *106.(4枚の導体板によるコンデンサー回路) (15 広島市大 改) 図4 (a), (b)で等しくなる 間の静電エネルギーに加算される (14 東京理大改) s」a 51

【30】の電位差が等しいと言える理由が分かりません

Tool 十分に時間が経過した後のコンデンサーC2, C3の両端の電位差は等しいから, その電位差を vとすると,電気量保存の法則より 24=2V+4V よって, V=4 [V] だから, Qz=2×4=8 [C]

金属球殻Nが単独で形成する電気力線が0の理由を教えてください

「次の文中の口に適切な数式または数値を入れよ。ただし,数式は,ko, a, b, x, Q, q *100.〈帯電した導体がつくる電場》 /次の文中の口に適切な数式または数値を入れよ。ただし, 数式は,k。。。 のうち必要なものを用いて答えよ。 ガウスの法則によると, 任意の閉曲 面を貫く電気力線の密度は電場の強さ に等しい。例えば、 真空中で点電荷を 中心とする半径rの球面を仮定して考 えれば、点電荷から出る電気力線の本 数を球の表面積でわった値が球面にお ける電場の強さとなる。そのため,電 気量q(q>0)の点電荷から出る電気力線の本数nは, 真空中でのクーロロンの法則の比例会 k。を用いて、n= ア]と書ける。 図1のように、真空中に半径aの金属球Mがあり, Q(Q>0)の電気量をもつように帯電さ せた。金属球Mの中心Oから距離xだけ離れた点における電場の強さE,電位Vについて考 える。ただし、電位Vは無限遠方を基準とする。 *2a のときは、金属球Mから出る電気力線は金属球Mの中心Oから放射状に広がると考 えられるため、電場の強さEは, E= イ]とわかる。 また, その点の電位Vは, V=ウ]である。 また,x<a のときは,導体内部の電位は導体表面の電位と等しく,導体内部に電気力線 が生じないことから, E= エ , V=[オ]となる。 図2のように,内半径6, 外半径cの金属球殻Nがあり, -Qの電気量をもっように帯電 させた。このとき,金属球殻Nが球殻内部の真空の空間につくる電場は,内部に発生する電 気力線のようすを考えると0である。 次に,図3のように,真空中で, 金属球殻Nで金属球Mを囲い,金属球殻Nの中心0'が金 属球Mの中心0に一致するように配置した。ただし, a<b<cであり,金属球Mの電気量は Q.金属球殻Nの電気量は -Qのままであるとする。このとき,中心0から距離 x (a<xくb)だけ離れた点における電場の強さ E'は、金属球M, 金属球殻Nがそれぞれ単 独でつくる電場を足しあわせた合成電場の強さであるので, E'=[_カ である。また, 金 属球殻Nに対する金属球Mの電位Vaa. lith 金属球殻Nの内部には電気力線は生じないので, VaM=| キ]である。 金属球Mと金属球殻Nは,電位差 Vaa を与えればQの電気量が蓄えられるコンデンサー とみなすことができる。このコンデンサーの電気容量Cは, C=[_ク である。 金属球殻N 金属球 M 0- Q O° 0,0 図1 図2 図3 G (m のさ、

何故赤の部分に「キルヒホッフよ法則Ⅱより」と書かなくていいのですか？

類題 9 図のグラフは, ある豆電球の 電流-電圧特性を示したもの である。この豆電球を2つ用 0.50 30 0.40 8.02 0.30 意し,図のように接続すると (A) 0.20 0.10 |3.2V き,豆電球に流れる電流は何 0 1.0 2.0 3.0 Aか。 電圧(V) 第2章 電流| 259 豆電球

解いてみましたが、解答がないので丸つけできません。解答をお願いします。

2009 福岡大学 2/5, 前期日程 理 S,を開いてからS。を閉じる。 電気容量がCのコンデンサーC,, Cュ, C,と,起電力vの電池E, スイッチ S,, S,を接続した図のような回路がある。初め,S,, S,は開いており,どの コンデンサーにも電荷は蓄えられていないものとする。この状態から,次に示 す(a)から(d)の順にスイッチを操作する。以下の問いに答えよ。 (3) C,に蓄えられる電気量はいくらか。 (4) C。の極板間の電位差はいくらか。 (5) AB間の電位差はいくらか。 S S, を開いてからS, を閉じる。 E S。 C。 Cs (6) Cに蓄えられる電気量はいくらか。 (7) Cに蓄えられる電気量はいくらか。 B S,を開いてからS,を閉じる。 S, を閉じる。 (8) C,に蓄えられる電気量はいくらか。 (1) C,の極板間の電位差はいくらか。 (2) Cに蓄えられる電気量はいくらか。

電気です 途中式教えてください！！🥺

8 真空中の水平な2点、P点とQ点を結ぶ直線に平行でP点からQ点に向かう向きに、一様な 電場がある。質量がmkg]で電気量がgC](q>0)の点電荷が、 P点からQ点まで電場から静電会 力を受けて移動したとき、Q点における点電荷の速さがッm/sであった。 P点とQ点との距離を m」、P点における点電荷の初速度はないものとし、重力の影響は無視してよい。 (1) P点からQ点まで点電荷が移動するのに要した時間はいくらか。 (2) 電場の強さはいくらか。 (3) P点とQ点との間の電位差はいくらか。 (4) 点電荷に作用する静電気力の大きさはいくらか。 (5) 点電荷がP点からQ点まで移動した間に、静電気力がした仕事はいくらか。 の

最後のEc=の式で×2をするのは何故ですか？

*352,353 (2) 線分 AB の垂直2等分線上で,x軸よりaの距離にある点Cでの電場の強さ Ec ら、 基本例題 70 クーロンの法則·電場の強さ a 右の図のように,*軸上の点A, Bにそれぞれ +q, 離は2aである。小球の半径はaに比べて非常に小さい とし、また,クーロンの法則の比例定数をんとする。 (1) 2つの小球間にはたらく静電気力の大きさはいくらか。 +q -q(q>0)の電気量をもつ小球があり,それらの間の距 A a -9 a Bx を求めよ。また,その向きを矢印で示せ。 E。 (+1C) 2 」 指針(1) クーロンの法則「F=k2 Ec 向き (2)点A, Bにある電荷が点Cにつくる電場をそれぞれ EA, Es とすると Ec=Ea+Ea g° 2 EB 解答(1)静電気力の大きさ F=k 2=k2 (2a) (2) AC=BC=/2a であるから 9. 45° A(+q) 45°( B(-q) x E=El=k2a)-ド2a° -=k- (V2a)? 図より Ec=2×|Ealcos 45° POINT FとEを混同するな 2 kq =/2|EA|= 静電気力 F=192 re 電場 E=k- Q 2a? 向きは図のようになる。

どうとけばいいかわかりません

【VI】 次の文章を読み, 問い (問12)に答えよ。 二次電池の一つにナトリウム·硫黄電池がある。これは, 負極に金属ナトリウム, 正極 に硫黄を用いる電池である。電解質にはアルミナの一種である β-アルミナを用いる。この B-アルミナは固体電解質とよばれ, 内部をナトリウムイオンが拡散して移動できる性質を もうている。また, この電池はナトリウムと硫黄が共に常温で固体のため, 通常これらが 液体状態である約 300℃で運転される。 放電時のナトリウム·硫黄電池の正極, 負極, および全体の反応は次のように表され, 起電力は約 2Vである。 [正極] [負極] [全体) この電池は副反応が無いため充放電効率が高く,自己放電を起こさないという利点をも っていて,電力貯蔵用電池として実際に使われている。 S,2- Na*+e S,+2e Na → 2Na+S。 Na,S。 問1 一般家庭での 1日の平均使用電力量は 1.0×10Wh である。ナトリウム·硫黄電池の 起電力は2.0V で一定とすると, この電力量を貯蔵するために必要な電気量は何Cか。最 も適当な数値を,下の①~⑥のうちから一つ選べ。ただし, 電力量には次の関係が成り たつものとする。 秒S] 電力量[Wh) =電圧 [V] ×電流 [A] ×時間 [h] 3D電圧 [V] ×電流 [A] × 3600 0 1.8×10° 3.6×10° ③ 1.8×10 ④ 3.6×10 ⑤ 1.8×107 6 3.6×10 問2 問1の電カ量を貯蔵するために必要なナトリウムは何kgか。ナトリウムの質量を有 効数字2桁で次の形式で表すとき, [ 1 ]~ [3 ] に当てはまる数字を, 下の ①~①のうちからそれぞれ一つずつ選べ。 ただし, 同じものを繰り返し選んでもよい。 [ 1 ]. [ 2 ] ×10 31kg 1 1 ② 2 ③ 3 4 4 5) 5 6 6 の7 8 8 99 00