高校物理「電気」抵抗3つ、コンデンサー1の回路に流れる電流等A
◆問題
下の参考図の回路において、抵抗R1=2.0Ω,R2=4.0Ω,R3=8.0Ω,コンデンサーC=1.0μF,電源V=24Vとする。可変抵抗Rx=6.0Ω,Gで接地され、電源の内部抵抗は無視でき、電流を流し始めてから充分な時間が経過しているものとして次の問いに答えよ。
参考図
┌─R1─┬─Rx─┐
│ │ │
│ C │
│ │ │
├─R2─┴─R3─┤
│ │
└────V────┤
← ← G
(←は電流の向き)
(1) R1,R2に流れる電流の大きさを求めよ。
(2) コンデンサーに蓄えられた電気量を求めよ。
↓解答解説はお知らせの下↓
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◆解説
コンデンサーに蓄えられた電気量Qは、電気容量C,電位差Vを用いて、
Q=CV
で表されます。
電気容量は問題に与えられているので、電位差Vを求めればQがわかります。
というわけで、コンデンサーの上側と下側それぞれの電位を求めていきます。
R1には3.0Aの電流が流れているので、R1での電位降下はV1=3.0×2.0=6.0V
ならば、コンデンサーの上側の電位は24−6=18Vです。
下側も同様に、R2での電位降下は2.0×4.0=8.0V
だから、コンデンサーの下側の電位は24−8=16Vです。
よって、コンデンサーの電位差は18−16=2Vです。
Q=CVにC=1.0μF=1.0×10-6F,V=2を代入すると、
Q=1.0×10-6×2
=2.0×10-6C
次の問題→コンデンサーの電気量が0になるとき
◆関連項目
電気・磁気まとめ
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2024年01月11日
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