物理の質問です。(電磁気) 写真の問題はどうやって解きますか？ 答えしかなくて、解説がなくて...

物理の質問です。(電磁気)
写真の問題はどうやって解きますか？
答えしかなくて、解説がなくて...
今すぐ知りたいのでここで質問させてもらいます。

ちなみに答えは
q=50[μC],上向き
でした。

No.1 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/01/13 09:06

Sを閉じる前ヘコンデンサの電荷の量が書いてないと本来解けませんが

電池を繋ぐ前はコンデンサは空だったと仮定すると
3 μFのマイナス側の電荷+1 μFのプラス側の電荷= 0
とできる

SWを閉じると、充分時間が立てば
3 μFのマイナス側の電荷は 20 V×3 μF=-60 μC
1 μFのプラス側の電荷は 10 Vx1 uF=10 μC
合わせて -50 μC になりますから

SWを介して50 μCの電荷がコンデンサから出てゆく
ことになります。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
あの、
3μFの方が20Vで
1μFの方が10Vってのは
どうやったらわかるんでしょうか。
それから、マイナス側・プラス側というのは電池の向きから考えて、孤立部分のマイナス・プラスのことを言ってる、であってますか？？(日本語になってなくてすいません)

お礼日時：2018/01/13 10:17

No.2 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2018/01/13 15:27

スイッチSを閉じる前から、20Ω、10Ωの抵抗には電流が流れています。

その電流は、電圧 30 V で、直列合成抵抗が 30Ωなので
　I0 = 30(V) / 30(Ω) = 1(A)
です。

なので
・20Ω抵抗の電圧降下は V20 = 1(A) * 20(Ω) = 20(V)
・10Ω抵抗の電圧降下は V10 = 1(A) * 10(Ω) = 10(V)
です。

スイッチSを「閉」にすれば、コンデンサーに充電するようコンデンサー側にも電流が流れますが、十分に充電されればコンデンサー自体に電流は流れなくなりますので、そのときには最終的に上と同じ「20Ω、10Ωの抵抗だけに電流が流れる」状態となり
・3μF のコンデンサーには20Ω抵抗の電圧に相当する電荷
・1μF のコンデンサーには10Ω抵抗の電圧に相当する電荷
が充電された状態になります。

なので、
・3μF のコンデンサーには
　　Q3 = 20(V) * 3*10^(-6)(F) = 6*10^(-5) (C)
・1μF のコンデンサーには
　　Q1 = 10(V) * 1*10^(-6)(F) = 1*10^(-5) (C)
が充電されることになります。

2つのコンデンサー間には「3μF のコンデンサーの負電荷」と「1μF のコンデンサーの正電荷」が充電されるので、合計の電荷は符号も含めて
　Q = -Q3 + Q1 = -5 * 10^(-5) (C)
となります。
最初に2つのコンデンサー間の電荷がゼロだったとすると、「-5 * 10^(-5) (C)」の電荷が供給された、つまり「5 * 10^(-5) (C)」の電荷が流出した、ということです。
「流出」なので、「下から上向き」に「5 * 10^(-5) (C) = 50 (μC)」です。

この回答へのお礼

詳しくありがとうございます！完全に理解できました！本当にありがとうございます！！

お礼日時：2018/01/13 15:44