コンデンサー接続の問題

質問

Ｃ１＝３μF、Ｃ２＝２μF、Ｃ３＝１μF、Ｃ４＝４μFのコンデンサーを下図のように接続した。電源電圧を１００Ｖとして、
（１）スイッチＳが開いているときと閉じているときのそれぞれの全体の合成容量をもとめよ。
（２）スイッチＳを閉じたとき、スイッチＳを通って移動する正電荷を求めよ。また、その移動の向きを示せ。
　　　　　--------l　　l-----------------l　　l-----------
　　　　　ｌ　　　　　　　l←Ｃ１　　　　　　l　　　　　　l←Ｃ２　　　　　l
　ｌ----ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　／←Ｓ　　　　　　　　　　　l----ｌ
　ｌ　　　ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｌ　　　　　　　　　　　　　　　l　　　　ｌ
　ｌ　　　--------ｌ　　ｌ-----------------ｌ　　ｌ----------　　　　ｌ
　ｌ　　　　ｌ　　　　　　ｌ←Ｃ３　　　　　　　　　　　　ｌ←Ｃ４　　　　　ｌ　　　　ｌ
　ｌ　　　ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　l　　　ｌ
　ｌ----ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　l----ｌ
　　　　　ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　l
　　　　　ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　l
　　　　　--------------ｌ←（＋）　電源Ｖ　ｌ←（－）-------
（１）に関しては、理解し解くことが出来たのですが、、、、（２）の回答「＋１００μＣ」らしいのですが何故そうなるのか、移動の向きはどうなるのかがわからずに困っています。

※わかりづらい図ですいません。
図の縦棒、点線のように見えますが全て垂直につながっているものと考えてください。

回答No.3

ruto · ベストアンサー

ANo2ですが間違っていたようなので再度考え方をかきます。
S開放で各コンデンサに貯まるっている電荷量は
C1、C2＝120μC、C3、C4＝80μC、
次にSを閉じると
C1＝180μC、C2＝80μC、C3＝60μC、C4＝80μCとなり、図に描いてSの開閉で変化する電荷を考えると分かると思います。100μCに成るようです。

お礼

丁寧にありがとうございました。おかげで理解することが出来ました。

回答No.2

ruto

この問題は結構難しいです。
Sを開いた状態ではC1には40V、C2には60V、C3には80V、C4は20Vである。　ここで電源電圧0Vとして、Sを閉じたときにバランした、C1,C3の電圧とC2,C4の電圧を知る必要がある。各コンデンサの電圧から電荷の移動と、次にこの状態で100Vを印加したときの電荷の状態で移動した電荷が求められる。
　私の計算では70μC程度になったけど。

回答No.1

foobar

Sを通る電荷が0の場合（Sを開いたままのとき）、C1とC2に溜まる電荷は同じです。
Sを閉じたときにSを通過する電荷分だけ、C1とC2に溜まる電荷に差ができます。
（C3,C4に関しても同様）
これを使って、並列接続時に各Cに溜まっている電荷を計算すれば、わかるかと思います。

お礼

問題を解く上で非常に参考になりました。ありがとうございました。