物理II:整流器を含むコンデンサ回路について

質問

こちら(↓)の画像を見ながら答えて頂けたらと思います。

[参考URL] http://p.tl/QqAN

疑問があるのが(1)の(b)、すなわち電圧を求める問題なのですが、解答を見ると、

1.C2とC3を合成する(電気容量2Cの一つの合成コンデンサとみなす)
2.C1上の電荷を上の極板からそれぞれ+Q1,-Q1,合成コンデンサ上の電荷を上の極板からそれぞれ+Q2,-Q2とする
3.C1にかかる電圧をV1,合成コンデンサにかかる電圧をV2とする。但しE=V1+V2である。この時、Q1=-CV1,Q2=2CV2となる。
4.電気量保存則より、-Q1+Q2=0であるから、以上の式を連立させれば答えが得られる。

このような流れなのですが、ここで4番目のプロセスについて疑問があります。

具体的には、スイッチを閉じてからコンデンサの充電が完了するまでの間に、点イよりも点エの方が高電位である瞬間が存在して、点エから点イの向きに電流が流れていっているかもしれないと私は考え、上記4番目の電気量保存則の式を、点エから点イに流れてきた電気量の総和を+qとして、-Q1+Q2=+qとしたのです。これでは解ける筈もありません。
若し-Q1+Q2=0が成り立つのであれば(実際成り立つらしいのですが)、スイッチを閉じてからコンデンサの充電が完了するまでの間に点エから点イの向きに電流が流れることはなかったことになります(整流器の働きから、一度点エから点イに移動した電荷が再び点エに戻ることはありえませんから)。何故流れなかったと言えるのか、それが知りたいのです。

以上纏めますと、今回質問したいのは、

　「上記電気量保存則が成立する理由(コンデンサの充電過程で点エから点イに電流が流れることはなかったことの証明)」

このことに関してです。宜しくお願いします。

また、今回仕方なく問題をスキャンしてアップロードしましたが、問題がありましたら報告願います。

回答No.1

gohtraw

イとエの間に一切電荷の流れがなかったとすると、そもそもイとエの
間にはダイオードも導線もないのと同じですね。その場合、
Q1＝Q2　かつ　Q1=-CV1,Q2=2CV2　なので
V1＝２V2
となり、アとイの間の電位差は２Ｅ／３となりますが、解答は
どうなっていますか？

お礼

すいません、解答には続きがありました……

次に、抵抗R1にかかる電圧を求めますと、E/2となり、従って点ウの電位を0とすれば、点エの電位は点イの電位より高くなり、その間を整流器で接続すれば電流が流れて電荷が移動する、とありました。従って解答としては、「E/2」が正解、ということになります。

要は最初に「ダイオードが作用しなかった場合」を仮定して、その結果、「点エが点イより高電位であるはずがない」から「余分な電気量を点イから点エに戻す」イメージで、整流子を接続しているといったところですかね。納得致しました。やはり電流は流れていたようです。電気量保存則が成立する理由も分かりました。

なんだか余計な質問だったような感じで申し訳ありませんが、gohtrawさんのご指摘で気付くことができました。ありがとうございました。