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問.20Vで充電された10μFのコンデンサーC1と、10Vで充電された40μFのコンデンサーC2をつなぎ、スイッチを入れると何Vになるか。図の場合について答えよ。

僕はこの問題を下のように解きました。

はじめの電気量 Q1=10×20=200 Q2=40×10=400
Q1+Q2=(C1+C2)V より
V={200+(-400)}/(10+40)=-4

ところが最後にマイナスがついてしまいました。
これはどういうことを表しているのでしょうか?
それとも解き方が間違っているのでしょうか?

ちなみに回答には4Vと正の値が答えとして書いてありました。
どなたか親切な方教えてください!(泣)

「問.20Vで充電された10μFのコンデン」の質問画像
gooドクター

A 回答 (2件)

-4 V とは、両コンデンサの「下」の電極の電位を 0 V としたときの、


「上」の電極の電位。
=「上」の電位から「下」の電位を引いた電位差
=下の電極に対する、上の電極の電圧

どれも同じ意味で -4 V が正しいです。

4 V というのは、上の電極を基準にした電圧か
向きを無視したいい方ですが、後者は物理の答えとしては
適切では無いですね。
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この回答へのお礼

なるほど!
基準によって答えが変わってくるのですね。。
ありがとうございました!

お礼日時:2017/11/12 12:39

質問に併記された回答を検討します。

符号の事を疑問に思っておられるので説明します。
Q1とQ2はその通り200、400(C)です。極性を図のように接続すると、a-b間の電圧はC1,C2とも等しくなければならないので、電荷の移動という事になります。
C1の方が電圧は高いので電流iは図のように流れるとともに、電荷の移動が始まります。C2の電荷はC1の逆から注入されるのでC1の電荷は0に近づきやがてその+、-は反転し下側が+、上側が-になります。

さて、ここで考えたいのは蓄電されていた電荷 合計600(C)はどうなったでしょうか。計算では引き算をされていますが引かれた電荷のエネルギーはどこへ?   このように接続しても全電荷量は不変です。何が変わるのかというと、それはC1とC2に再配分という形で残ります。
Q=CV の式にあるようにVは等しいので容量に比例して蓄電されます。
Q1=QC1/(C1+C2)=600×10/50=120
Q2=QC2/(C1+C2)=600×40/50=480
電圧は計算すると12v
電圧極性は下側が+、上側が-になります。

あなたの回答と異なったものになってしまいましたが、回答は純正部品?ですか。以上です。
「問.20Vで充電された10μFのコンデン」の回答画像2
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この回答へのお礼

4Cという答えはこの問題を掲載している問題集に付属していた解答に書いてありましたので間違い無いとは思うのですが…

お礼日時:2017/11/12 14:39

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