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)
No.1ベストアンサー
- 回答日時:
-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。
No.2
- 回答日時:
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。
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