ベストアンサー (1)スイッチs1だけを閉じた。十分に時間が経過し 2018/03/07 08:01 (1)スイッチs1だけを閉じた。十分に時間が経過した後のコンデンサーc1に蓄えられた電気量はいくらか(2)その後、スイッチs1を開き、スイッチs2を閉じた。十分に時間が経過した後のコンデンサーc1,c2の電気量はいくらかという問題なのですが、(2)の問題において、コンデンサーc2に蓄えられた正電荷、負電荷はそれぞれ共にコンデンサーc1に元々溜められていた正電荷、負電荷から与えられた電荷ですか? 画像を拡大する みんなの回答 (1) 専門家の回答 質問者が選んだベストアンサー ベストアンサー noname#232424 2018/03/07 08:41 回答No.1 そうです。s1が開いていますので,もう電池からは充電されません。 質問者 お礼 2018/03/07 12:56 ありがとうございました。 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育応用科学(農工医)電気・電子工学 関連するQ&A コンデンサーの電気量の計算式解説願い コンデンサーの電気量の計算式解説願い 解説を見ても、どうしてもわからなかったので質問させていただきます。 【3】がわかりません。 お願いします。 (問) 図(画像)のように、 電圧E[V]の電池E、 電気容量C1[F]、C2[F]のコンデンサーC1、C2 スイッチS 電流計A からなる回路がある。 はじめ、コンデンサーには電荷がなかったものとする。 【1】(解けました) スイッチSをM側に閉じ、十分に時間経過した。 電流計を流れる電気量はいくらか? 【2】(一応解けました) 次に、スイッチSをN側に閉じ、十分に時間が経過。 流れる電気量は全部でいくらか 【3】(一番解説していただきたい問題です) 次に、スイッチSをM側に閉じ、十分二時間が経過した後、 スイッチSをN側に閉じ十分二時間が経過した。 N側に倒してから電流計を流れる電気量は全部でいくらか。 答えは、 【1】C1*E[C] 【2】(C1*C2*E)/(C1+C2)[C] 【3】(C1*C2^2*E)/(C1+C2)^2[C] となっています。 3番の解説をよろしくお願いします。 なぜコンデンサーの電子が移動するんですか? S ┌─/ ─┐ │ │ ┴C1 ┴C2 ┬ ┬ └──‐─┘ はじめスイッチSは開いており、コンデンサーC1にはQ1の電気量が蓄えられていて、コンデンサーC2には電荷がないものとする この時スイッチSを閉じると、C1とC2が等電位になるまで電子がC1からC2に移動すると思うんですが、等電位にするためなのは分かるんですが なぜC1では正電荷と負電荷が引力を及ぼしあっているのに電子がC2に移動するのでしょうか? 図が適当ですいません 高校物理、コンデンサー 図のような回路を考えます。また、(1)の段階でのそれぞれのコンデンサーにかかる電圧をv1,v2、(2)(3)段階でのそれぞれのコンデンサーにかかる電圧をv1`、v2‘、v3‘と表します。各コンデンサーの容量はC、それぞれの電池電1、電2の起電力はVです。 (問題) (1)スイッチs1を閉じて、十分時間がたった後、c2にかかる電圧と蓄えられる電荷を求めよ。 (2)(1)の状態からs1を開き、s2を閉じ、十分時間が経過した後、c2にかかる電圧と蓄えられる電荷を求めよ。 (3)(2)の状態でG、Y間の電位差を求めよ。 (疑問) (1) 私の解答c1、c2に蓄えられる電気量は等しいから、cv1=cv2⇔v1:v2=1:1ゆえ、v2=1/2V (2)s1を閉じると、c1に蓄えられていた電荷は動けない。c2からc3へと電2の起電によって電荷が移動する。 電圧降下はv2‘+v3‘=V 電気量の保存を考えてーcv1+cv2=ーcv1+cv2‘-cv3‘⇔cv2=cv2‘-c(V-v2‘)⇔v2‘=3/4Vゆえ、答えは3/4cv (1)解答に、s1を開き、s2を閉じたとき、c2c3には全体として、Vの電圧がかかる。スイッチを閉じる前のc2c3にかかる電圧より上昇するから、両方のコンデンサーに充電される。とあるのですが、どういうことでしょうか? (2)解答に、c2c3の間は絶縁され、c3に充電された電荷とc2で増加した電荷は同じ量である。そこで、c2の電気量からc3の電気量を引けば、s2を閉じる直前にc2が蓄えていた電気量になるとあるのですが、どういうことでしょうか? 高校物理、コンデンサー 図のような回路を考えます。また、(1)の段階でのそれぞれのコンデンサーにかかる電圧をv1,v2、(2)(3)段階でのそれぞれのコンデンサーにかかる電圧をv1`、v2‘、v3‘と表します。各コンデンサーの容量はC、それぞれの電池電1、電2の起電力はVです。 (問題) (1)スイッチs1を閉じて、十分時間がたった後、c2にかかる電圧と蓄えられる電荷を求めよ。 (2)(1)の状態からs1を開き、s2を閉じ、十分時間が経過した後、c2にかかる電圧と蓄えられる電荷を求めよ。 (3)(2)の状態でG、Y間の電位差を求めよ。 (疑問) (1) 私の解答c1、c2に蓄えられる電気量は等しいから、cv1=cv2⇔v1:v2=1:1ゆえ、v2=1/2V (2)s1を閉じると、c1に蓄えられていた電荷は動けない。c2からc3へと電2の起電によって電荷が移動する。 電圧降下はv2‘+v3‘=V 電気量の保存を考えてーcv1+cv2=ーcv1+cv2‘-cv3‘⇔cv2=cv2‘-c(V-v2‘)⇔v2‘=3/4Vゆえ、答えは3/4cv (1)解答に、s1を開き、s2を閉じたとき、c2c3には全体として、Vの電圧がかかる。スイッチを閉じる前のc2c3にかかる電圧より上昇するから、両方のコンデンサーに充電される。とあるのですが、どういうことでしょうか? (2)解答に、c2c3の間は絶縁され、c3に充電された電荷とc2で増加した電荷は同じ量である。そこで、c2の電気量からc3の電気量を引けば、s2を閉じる直前にc2が蓄えていた電気量になるとあるのですが、どういうことでしょうか? 次のコンデンサーの問題の解き方を教えてください コンデンサーの接続の問題です。次のコンデンサーの問題の解答を教えてください。 図のように起電力がVの電池E1と2Vの電池E2と、電気容量がそれぞれC,2C,3CのコンデンサーC1,C2,C3をつなぐ。はじめ全スイッチは開いており、各コンデンサーに電気量は蓄えられてない。また、スイッチの開閉は十分時間が経過してから行われるものとする。 (1)S1のみを閉じた時、C1のb側極板に蓄えられる電気量はいくらか。また、点aに対する点bの電位はいくらか。 (2)次にS1を開いたあと、S2をとじた。このときC1のb側極板に蓄えられる電気量はいくらか。また、点aに対する点bの電位はいくらか。 (3)続いて、S1とS2を共に閉じた時、C1のb側極板に蓄えられる電気量はいくらか。また、点aに対する点bの電位はいくらか。 お願いします。 無限回のスイッチ操作でなぜすべてON? 高校の物理で、 「無限回スイッチのON、OFFを繰り返すと、電荷の移動がなくなり、すべてのスイッチをONにしたとして答えてよい。」 とあります。 確かに、漸化式をたてれば求まりますが、どの模範解答も漸化式は使わず、上記「」のような方法で解いています。 どうして、すべてのスイッチONと扱える、のですか? ちなみに、今回の問題は、 内部抵抗が無視できる起電力36Voの電池と、3個のコンデンサーC1(容量Co)、C2(容量Co)、C3(容量2Co)、およびスイッチS1、S2を図のように接続した。最初、スイッチは二つとも開いており、3個のコンデンサーすべてに電荷は蓄えられていないものとする。 問:S1を閉じ、十分時間がたったらS1を開く。次にS2を閉じ、十分時間がたったらS2を開く。という操作を無限に繰り返して行ったとき、C1、C2、C3に蓄えられる電荷はそれぞれいくらか。 答え:順に、27CoVo、9CoVo、18CoVo です。長くてすいませんorz コンデンサーと電気回路の問題について 電気回路の問題を解いていて、わからないところがあります。 コンデンサーについての問題なのですが、答えを読んでも理解しがたいので、どなたかわかりやすくご教授いただけませんか?お願いします。 まず、コンデンサーについての理解が足りないのかもしれませんが、どの参考書を見てもQ=CVとかそういう類のことしか書いていなくて、回路の問題についての記述があまりなくて困っています。 問題文です。 E=12[V]の電源、R_1=2[kΩ],R_3=3[kΩ],R_3=R_4=5[kΩ],の抵抗、C_1=20[μF],C_2=40[μF]のコンデンサー、S_1,S_2,S_3のスイッチを用いた回路です。 最初、コンデンサーに電荷はなく、スイッチは開いているものとします。R_1~R_4以外の抵抗は無視できるものとします。 (1)スイッチS_1,S_2を閉じると点Q(C_1とC_2の間)の電位を求めよ (2)さらに、スイッチS_3を閉じた。コンデンサーに蓄えられる電気量はいくらか (3)その後、スイッチS_3を開き、続いてスイッチS_1を開いた。コンデンサーC_2に蓄えられる電気量はいくらになるか。また、点Qの電位はいくらになるか求めよ。 解答 (1)V=(20/(40+20))×12=4[V] (2)C_1で蓄えられる電圧はR_1での電位差に等しい。 R_1:12×(2/(2+3))=24/5[V] Q=CVより、Q=20×24/5=96[μC] (3) (2)の状態でC_2に蓄えられた電荷は、 12×(3/5)×40=288[μC] S_3を開いても、C_1-C_2間の電荷は保存される。 電荷の和は、 -96+288=192[μC] C_1,C_2に蓄えられている電荷をそれぞれQ_1,Q_2とすると、アースにつながっているため、2つのコンデンサーの電位の和は0 Q_1+Q_2=192(1) Q_1/20+Q_2/40=0(2) (1),(2)より、Q_1=-192,Q_2=384 384/40=9.6[V] 主な疑問 (1)勉強不足で申し訳ありませんが、なぜ解答のような式になるのかわかりません。 調べてみましたが、コンデンサー1つの回路は多くお目にかかっても、2つの直列回路のコンデンサーでおまけに中間となるとどのように考えたら良いのかわかりませんでした。 (2)解答に「C_1で蓄えられる電圧はR_1での電位差に等しい」とありますが、R_3は考慮しないのですか? (3)まだここまで手がまわっていないんですが、もしよりわかりやすい追加情報があればお願いしたいです。 皆さんお忙しい中、この質問を見ていただきありがとうございました。 大学入試問題 問1,2はできましたが問3~6ができませんでした。ヒントをもらえるとありがたいです。 またこの問題は入試としてはどれくらいの難易度でしょうか? 問3 スイッチS1を閉じて十分に時間が経過してからスイッチS1を閉じた。このとき検流計Gには電流が流れなかった。起電力E1はいくらか。 問4 問3の条件を満たしているときコンデンサーC1,C2に蓄えられている電荷および静電エネルギーの総量はいくらか。 問5 スイッチS2を開き,スイッチS1を開いた後、スイッチS3を接点Bに切り替えた。このとき、コイルLに流れる電流は時間変化することになる。この電気振動の周波数はいくらか。 問6 問5において、電気振動の電流の最大値はいくらか。 コンデンサーの問題 静電容量がC、2CのふたつのコンデンサーC1、C2が直列につながれ、内部抵抗の無視できる起電力Vの電池、スイッチSでできた回路がある。 最初、コンデンサーC1には、電荷が図のように、+q、-q蓄えられている。コンデンサーC2には最初、電荷はないものとする。この状態でスイッチを閉じたとき、コンデンサーC1、C2に蓄えられる電気量はそれぞれいくらか。 電場の向きからVとC1でC2を充電すると考えて、 V+Q1/C=Q2/2C (電位の式) Q1+Q2=q (電荷保存) にして計算すると Q1=q-2CV/3となり解答のQ1=2CV-q/3と符号が逆になります。 q-2CVが正か負かわからないんですがq-2CV/3に絶対値をつけとけばいいんでしょうか よく分からないので教えてください 高校物理、コンデンサー回路とジュール熱について 物理の問題でどうしても分からないのでどうか教えてください コンデンサー1(電気容量c)、コンデンサー2(電気容量2c)、抵抗器(抵抗2r)が直列回路を形成しています。はじめコンデンサー1には2cvの電気量が蓄えられ、コンデンサー2は電荷はたまっていませんでした。十分時間が経過した後のコンデンサー2に溜まった電荷、抵抗器で消費されたエネルギーをもとめよ。 という問題がありました。解答をみると 電荷保存から、コンデンサー2に溜まった電荷は4cv/3 コンデンサー1には2cv/3 となっていたのですが(ちなみに抵抗器で消費したエネルギーは4cv'2/3でした)、 抵抗器で消費したエネルギーがあるのに、電荷保存って成り立つのですか? そもそも抵抗で消費されるエネルギーとはどんなものですか? 電荷とは関係の無いものなのですか? 間の抜けた質問だったらすいません どうか教えてください。 コンデンサの問題 コンデンサの問題 下記の問題がわからないです。解き方を教えてください。 回路図は添付の通りです。よろしくお願いします。 コンデンサC1及びC2の静電容量は、それぞれC1=C[F]、C2=2C[F]であり、 スイッチS1及びS2は閉じられている。 この状態から、スイッチS1及びS2を同時に開いて、それから時間が十分に経過して過度現象が終了したとする。このとき次の問題a、bに答えなさい。 a:スイッチS1及びS2が閉じられているときのコンデンサC1に蓄えられている電荷を求めなさい。 b:過度現象が終了したときのコンデンサC1、C2それぞれの電荷を求めなさい。 RC回路でスイッチがある問題 例えば, 「電圧Vの電源にコンデンサーと抵抗をつないだ。」 とあり,スイッチがついている問題がありますよね。これ,抵抗をつなぐ意味はあるのでしょうか? たとえば S(A)だけを入れて,十分時間がたてば,S(A)を開放すると,C(A)の電荷はC(A)Vと表せますが,抵抗があってもなくても一緒なのではないでしょうか? 高校物理のコンデンサーの切り替えの問題について よくあるコンデンサーの切り替えの問題で スイッチが二つとコンデンサーが3つほど、 それと電源Vがあるときに 何度かスイッチを切り替えることで 電荷が移動していきその経過の中で 電荷の大きさや電位の大きさを問う問題がありますが、 スイッチを無限回切り替えて 電化の移動がなくなったときの それぞれのコンデンサーの電荷の大きさを答えるときに 電位に関しての式と 電荷保存の式を立てると思うのですが そのときに電荷の大きさの和が0になるのが理解できません。 最初の状態で電気量が0だからと言いますが 電源Vが何か供給してるのに0になんてなるの?って いまいち納得し難く思います。 何故数回だと電気量は増えて 最終的にまた0に戻るのでしょうか。 よろしくおねがいします。 RC回路の問題 添付した図のように、起電力Vの電池、電気抵抗Rと電気容量Cのコンデンサーを直列に接続し、スイッチを入れてコンデンサーを充電する。 V=RI+Q/Cの関係式を用いてスイッチSを入れてから時間tが経過した後の電流Iとコンデンサーの極板に蓄えられる電荷Qを求めよ。 という問題が解けません。 I=dQ/dtを使うのは分かるのですが、、 特に電流Iの求め方を教えていただけると嬉しいです。 コンデンサと電池の回路の問題 (コンデンサと直流の関係がわからない) 以前にも似たような質問があったのですが、 私の理解したい部分とは違っていたので 登校させていただきます。 ||:コンデンサ |¦:電源 /・:スイッチ ―||― | 2C | . | \S3 | | | ――||――||―― | C 3C | |――/.―――― | | S2 | ――/.――|¦――― S1 V 問題:電気容量C,2C、3Cのコンデンサと起電力Vの電池 が図のようにつながれ、スイッチS1,S3が閉じら れている。(2Cと3Cは並列接続。) (1)Cの電気量を求めよ。 (2)3Cの電気量を求めよ。 (3)スイッチS1,S3を開いて、S2を閉じた。このときのCの電圧を求めよ。 非常に基礎的な問題だと思います。ここで疑問に思ったのが、コンデンサは直流成分をカットするはずなのに、なぜこの回路が成立するのかわかりません。 コンデンサがどうやって電荷を溜めるのかを理解できればきっとわかるのだと思うのですが・・・。 問題の解法では ―||― | 2C | ――||――||―― | C 3C | を、 ――||――||―― | C 5C | と置き換えて解いています。こう置き換えていいのはわかります。 わからないのは、並列接続のほう(合成した5Cのほう)にも電荷がたまるところです。 Cのコンデンサが一切カットしてしまって、それ以降は流れないのではないか、と思って困惑しています。 よろしくお願いいたします。 図がなぜかズレているのですが、お手数ですが テキストエディタなどにコピー&ペーストして いただければ、恐らく私が意図してる図になる と思いますので、そのようにしていただければと 思います。 電気回路の問題について 電気回路の問題について質問させていただきます。 Q 電圧をかけてQ0の電荷を蓄えたコンデンサがある。このコンデンサーに低抗とスイッチが接続された回路(図1)がある。スイッチSをonにしたとき、コンデンサ極板上の電荷Q(t)が満たす微分方程式を求めよ。ただし、コンデンサーの静電容量をC、回路中の電気抵抗をRとする。 この問題で、コンデンサーを図2のように時間とともに電荷の減少することによって電圧が減少するV(t)電圧源のように考えて、回路には図2のように電流I(t)が流れ、それによって低抗にVR(t)という電圧が生じので、この回路方程式をたてると、 V(t) = VR(t) となるので Q(t)/C = R * I(t) = R * dQ(t)/dt 1/Q(t) * dQ(t)/dt = 1/CR となったのですが、この微分方程式を解くと Q(t) = Q0 * exp(t/CR) となってしまい、eの乗数が負でないので時間とともに電荷量が増え、 明らかにおかしな解になってしまいました。 おそらく答えは Q(t) = Q0 * exp(-t/CR) この考え方だとなぜ正しい答えが出ないのでしょうか? また、問題とは関係ないのですが、コンデンサーに蓄えられていた電荷量は時間とともに減少していくと思うのですが、このコンデンサーに蓄えられてい電荷は、どこにいってしまったのでしょうか? 電荷が回路中から消えるということはないと思うので、疑問に思いました。 回答よろしくお願いいたします。 電験3種 過渡現象,電荷について(理論) どうしても解けなくて悩んでいます。 どうかヒントでもいいのでよろしくお願いします コンデンサc1,c2の静電容量はそれぞれc[F]、2c[F]であり スイッチs1,s2は閉じられている。 この状態からスイッチs1,s2を同時に開いて、 それから時間が十分に経過して過渡現象が終了したとする。 (a)スイッチs1、s2が閉じたれているときのコンデンサc1に 蓄えられている電荷をもとめなさい (b)過渡現象が終了したときのコンデンサc1、c2それぞれの 電荷を求めなさい。 (a)の問いはc1Eだと思いますが、(b)が検討がつきません 放電で電荷は2つとも0にしかならないのでは?と考えています。 どうぞよろしくお願いします。 コンデンサーのスイッチの開閉の問題です。 以下の問題ですが回答お願いします。 図1の回路で、電池の内部抵抗は無視できるものとする。 (1-3-1)スイッチSが開いているとき、 (1-3-2)スイッチSが閉じているとき、 それぞれの場合について、A、Bの電位とコンデンサーC1、C2に蓄えられている電気量を求めよ。 よろしくお願いします。 高校物理 コンデンサーの電荷の移動 添付画像1のような回路での問題で、まずS1だけ閉じてC1C2に電荷を蓄えた後、S1を開いてS2を閉じたときの電荷の移動を考える問題なんですが・・・・・・ 問題文自体にある気になる所と、問題自体の解法が知りたいです。 電気容量はc1=c2=1μF c3=2μFです 最初にどのコンデンサーにも電荷は蓄えられてません 問題文:s1を閉じてコンデンサーC1C2に電荷を蓄えた後、S1を開きS2を閉じる。このとき、C2に蓄えた電荷は放電され、C3が充電される。十分時間がたった後のコンデンサーC2C3に蓄えられる電荷は何Cか。 1. 問題文に「c2に蓄えた電荷は放電され、c3が充電される」とあるんですが、c1の電荷は何故移動しないんでしょうか・・・? 2.自分は物理を離れて久しいのでうろ覚えの解法なんですが、各回路部分の電位を、0V(基準となる場所)を決めて、分からないところをVなどの適当な文字で置いて、電気量保存則を使って、例えば下の式のように(上の問題を解く途中の式です・・・間違ってる式ですがね) c1(18-36)+c2(18-0)+c3(0-0)=c1(V-36)+c2(V-0)+c3(V-0) こういう式を作り解いていく解法があったと思うのですが・・・・・・ この解法でなくても解けるのは分かってるんですが、スッキリしないのでこのやり方での解法も知りたいです。 ちなみに答えはQ2=6×10^-6 Q3=12×10^-6 のようです。 物理の解説でわからないところがあるんですが 起電力Eの電池と容量Cのコンデンサ、インダクタンスLのコイルを用いた図のような回路がある スイッチSは閉じられ十分時間が経過している このときのコンデンサの電気量を求めよ なんですが解説には コイルは導線状態だから コイルとコンデンサも極板AとBは電位が等しいから電圧が0だから電気量も0とありました 私は十分に時間が経過しているならコンデンサの電圧はEになりQ=CEとなると思ったんですがどうして0になるんでしょうか? 注目のQ&A 「前置詞」が入った曲といえば? 緊急性のない救急車の利用は罪になるの? 助手席で寝ると怒る運転手 世界がEV車に全部切り替えてしまうなら ハズキルーペのCMって…。 全て黒の5色ペンが、欲しいです 長距離だったりしても 老人ホームが自分の住所になるのか? 彼氏と付き合って2日目で別れを告げられショックです 店長のチクチク言葉の対処法 カテゴリ 学問・教育 応用科学(農工医) 電気・電子工学情報工学建築・土木・環境工学農学医学・歯学・看護学・保健学薬学AI・機械学習その他(応用科学) カテゴリ一覧を見る あなたにピッタリな商品が見つかる! 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