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高校物理テスト

コンデンサーと閉鎖系回路

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問題





図のようなスイッチが2か所あるコンデンサーを2つ使った回路がある.
E=Vとする.コンデンサーC1の電気容量はC1,コンデンサーC2の電気容量はC2とする.





先ずは,スイッチS1を入れた.するとコンデンサーC1が充電された.

Q1=V




次に,S1を切ってから,S2を入れた.そうすると電池Eとつながっていない閉鎖系の回路が図のようにでき,

ここに先ほど充電したが残っているので

Q1=+Q2'・・・①となる.

これに電圧V'がFG間およびHI間にかかるとすると

Q1'=C1・・・②

Q2'=C2・・・③



よってQ1=C1=Q1'+Q2'=V'+C2V'

=(C1+C2)V'

V
V’= ———————————— ・・・④
C1+


    
となる.





さらに,S2を開いてS1を閉じると

コンデンサーC2には(C)の電荷が取り残され,

コンデンサーC1には,再びQ1''=の電荷が充電された.

V''=である.




最後に,S1を開いてS2を閉じると

新たな閉鎖系回路ができ,

+Q2'=Q1'''+Q2'''・・・⑤

となり,


Q1'''=C1・・・⑥

Q2'''=C2・・・⑦


Q1''+Q2'=+Q2'

=C1+C2=Q1'''+Q2'''=V'''+C2V'''

=(+C2)V'''

C1+C2
V'''= ————————————————— ・・・⑧
+C2



   

となる.














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結果:
























  

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