◆問題
電気容量３．０μＦのコンデンサーＣ，２００Ωの抵抗Ｒ，起電力１２Ｖで内部抵抗の無視できる電源Ｅ，スイッチＳをつないだ回路がある。はじめ、コンデンサーは充電されていなかったとして、次の問いに答えよ。
(1) スイッチを入れた瞬間にコンデンサーに流れる電流を求めよ。
(2) コンデンサーに１．２μＣの電荷が蓄えられたとき、抵抗に流れる電流を求めよ。
(3) スイッチを入れてから充分時間が経った後、コンデンサーに蓄えられた電気量と静電エネルギーを求めよ。
(4) スイッチを入れてから電池がした仕事と、抵抗で発生した熱量を求めよ。
参考図
◆解説
電池のした仕事は、Ｗ＝ｑＶですね。
ｑは(3)で求めたように、３．６×１０-6Ｃです。
Ｖは電源の起電力１２Ｖです。
というわけで、
Ｗ＝３．６×１０-6×１２
＝４３．２×１０-6
＝４．３２×１０-5
≒４．３×１０-5[Ｊ]
これが電池がした仕事ですね。
電池はこれだけの仕事をしたのに、コンデンサーに蓄えられたエネルギーは、２．１６×１０-5Ｊだった。というわけです。
ならば、残りが抵抗で熱として外界に出て行ったと考えます。
４．３２×１０-5－２．１６×１０-5
＝２．１６×１０-5
≒２．２×１０-5[Ｊ]
これが抵抗で発生した熱量と考えられます。
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◆関連項目
コンデンサー
電気・磁気まとめ
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