高校物理 コンデンサー この写真の問題でコンデンサーC3の右側の極板がマイナスの電気量を持つのはな

高校物理 コンデンサー
この写真の問題でコンデンサーC3の右側の極板がマイナスの電気量を持つのはなぜでしょうか？充電されたコンデンサーC1 Bのマイナスの電気量が電気量0のC3に流れ込み電気量保存則よりどちらもマイナスになったということでしょうか。確証が持てないのでどなたか教えてください。

No.3 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2016/08/23 10:00

No.1です。

ちょっと勘違いしていましたので訂正します。
No.1の後半では、C2 の存在を忘れていましたね。C2 があると、単純な

全体を下記のように訂正します。

　図が初期状態だとすると、C1の「A側」（左側）とC3の左側ではさまれた部分には、「正電荷」が存在するということです。これを普通に「均一に分散させた」だけなら、C3に左側には「正電荷」しか帯電しようがありません。

　スイッチaを通じて接続される C1 の「B側」（右側）と C3 の「右側」は同電位になり、左側は最初から接続されているので、C1 と C3 とは同じ電圧になります。同じ電圧なので、正電荷・負電荷が帯電する方向が同じになります。C1 と C3 の「左側」には「正電荷」があるので、この正電荷は C1 と C3 の容量に従って「分配」され、C3 の左側に「正電荷」が帯電するので、右側は「負電荷」になります。

　コンデンサーC1 のB側の負電荷が流れ込むというより、「コンデンサーC1 のA側の正電荷がC3の左側に流れ込むので、C3の右側には負電荷が帯電する」と考えればよいと思います。
　C3 の右側に帯電する負電荷の量は、スイッチをaにする前に C1 のB側と C2 の左側にあった電荷の合計を「3つに分配」する形で決まります。（もともとあった電荷の総量、各々のコンデンサーの帯電量と静電容量・電圧の関係で決まります）

この回答へのお礼

非常に詳しい解説ありがとうございました。理解できました。m(__)m

お礼日時：2016/08/23 11:10

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2016/08/23 17:40

＞なぜ電圧が同じにならないといけないんでしょうか

同じでなければ電流が流れ続けて電圧の変化が続くからです。

図の回路では抵抗はありませんが、それですと、Aへスイッチを倒すと
無限大の電流が流れることになります。
そういう電線は現実には存在せず、多少は抵抗を持つので、
C1とC3の電圧差に比例して比較的大きな電流が
流れることになります（オームの法則）。

電流が流れることで C1とC3の電圧が近づいてゆき、一致すると電流が
止みます(正確には電圧は無限に近づいてゆき、
電流は無限に小さくなってゆきます)。

この回答へのお礼

詳しい解説ありがとうございました。複雑ですね。

お礼日時：2016/08/25 07:34

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2016/08/23 10:07

No.3です。

最初の2行目のところが尻切れトンボになっていました。

No.1の後半では、C2 の存在を忘れていましたね。C2 があると、単純な「電荷量の保存則」だけでは上手く説明できません。

ということです。重ね重ねの訂正ですみません。

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2016/08/23 08:56

スイッチをA側に倒した場合の話ですよね?

電荷量の保存だけではその結論には足りないですね。
C1とC3の電圧が同じになるという条件と連立しないと駄目です。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
なぜ電圧が同じにならないといけないんでしょうか。高校物理の範囲内であれば教えて頂けると嬉しいです。

お礼日時：2016/08/23 09:55

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2016/08/22 22:18

図が初期状態だとすると、C1の「A側」（左側）とC3の左側ではさまれた部分には、「正電荷」が存在するということです。

これを普通に「均一に分散させた」だけなら、C3に左側には「正電荷」しか帯電しようがありません。

　スイッチaを通じて接続される「C1の「B側」（右側）とC3の右側」についても同じで、そこには「負電荷」しか存在しません。

　電池などで外から「電圧」を加えたり、あらたに電荷を加えたりしない限り、上に書いたような電荷の存在しかあり得ません。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
導線に電荷があったということですか？

お礼日時：2016/08/23 09:53