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コンデンサー

【質問の答えについて】

この質問の答えはアップロードされた画像に掲載されています。

(2)なんですけど、S1を閉じたあとの電気量が(C1+C2)Vになるのはわかります。


閉じる前に、すでにC1Vという電気量がありますよね?S1を閉じたあとに電池を通る電気量はこれら2つの値を足すのだとおもったんですど、なんで引くのですか?


そこがいつも分からなくて時間がたつと出来なくなってしまいます。

回答お願いします。




youi さんの質問 勉強レベル7
3週間前

回答1件

いったんこの問題から離れて、次の問題を考えてみてください。


下の図で、スイッチS2を開いた状態で、スイッチS1を閉じて

コンデンサーCの充電が完了したあとに

スイッチS1を開いてS2を閉じます。

この後起電力4Vの電池を通過した電気量はいくらか。

答は、

スイッチS2を開いた状態で、スイッチS1を閉じて

コンデンサーCの充電が完了したときに、

コンデンサーCの上の極板に蓄えられる電荷Qは

+Q=+2CV


スイッチS1を開いてS2を閉じた後、

コンデンサーCの上の極板に蓄えられる電荷Q'は

+Q'=+4CV


よって、

起電力4Vの電池を通過した電気量は

Q'-Q=4CV-2CV=2CV


これを図で模式的に表すと下のようになります。

スイッチS1を開いてS2を閉じる操作の前後で、

極板に蓄えられている電荷Q=2CVは移動しませんから、

今ある電荷Qの上に新しく2CVの電荷が追加され、

最終的にQ'=4CVの電荷がたまります。

したがって、

電池を通過した電気量は、

Q'ーQ=2CV

と計算できます。

ちなみに、

正電荷は電池から、発生するのではなく、

下の極板の正電荷が電池によって上の極板に運ばれる

だけだということに注意してください。

ですので、下の極板では負電荷が増えることになります。


これを踏まえて、質問の問題を考えると、

下の図のようになります。

最後のスイッチ操作の前後で、

上の極板の電荷+Qは移動しませんから、

この上に新しく下の極板から電池によって運ばれてきた電荷(+Q'-(+Q))が追加され、

結果、+Q'{=+Q+(+Q'ー(+Q))}の電荷がたまることになります。

したがって、電池を通過する電気量(電荷)は、

Q'ーQ

と計算できます。

iwakagami 3週間前
ベストアンサー
  • 図があってよくわかりました。

    コンデンサー苦手なんでがんばります。ありがとうございました。

    3週間前

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