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高校物理のコンデンサーで
これ答えに並列って書いてるんですけど伸ばしたら直列になるやんと思ってしまいます
どう考えればいいですか?

「高校物理のコンデンサーで これ答えに並列」の質問画像
gooドクター

A 回答 (6件)

#4,5は眠い頭で考えたから、難しく書いてしまいました。


電源が書かれていない回路の場合(あくまでも電源が無いという前提条件つきで)
素子同士が導線でつながれてループをなしていれば、その部分は並列と考えればいいんじゃない!
反対に、素子同士つながってはいるが、ループをなしていなければ直列
だから、下の画像で黒導線部分にスポットをあてれば、ループをなしていないから直列
赤部分にスポットを当てればループをなしているから並列です。(ただし□は抵抗、コンデンサ、コイルなど)・・・上は右側の素子2個が並列、この2個oneセットと左の素子が直列の関係
下は、横並びの素子2個が直列。これをoneセットとして、上のセットと下のセットが並列の関係
問題の回路図も電源なしでループをなしているから並列
ただし、解釈は3通り(視点によって異なってきます)
①RとCのコンデンサが直列で、これらのセットと2Cのコンデンサひとつが並列という関係
または
②Rと2Cのコンデンサが直列で、これらとCのコンデンサ一つが並列です。
または、
③Cと2Cが直列、これらのセットとRが並列
本問は初めにRCの直列回路があって、そこに新たに2Cが接続されて(スイッチがONされた)ループを形成したということだと思うので、その場合はRCの回路に2Cが並列に接続されたという事になります(つまり①の関係)

もし、画像の導線の1か所が切れていればループがないのでR,C,2Cは直列です。
「高校物理のコンデンサーで これ答えに並列」の回答画像6
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この回答へのお礼

詳しくありがとうございます( ; ; )
仰る通り十分時間が経った後スイッチを切ってその回路の右側だけ見た図です
本当にありがとうございます

お礼日時:2019/01/01 21:58

#4です


コンデンサだからもう少し簡単に考えられますね。
コンデンサのプラス電荷が蓄えられた極板同士が導線で結ばれていて、マイナス電荷が蓄えられた極板同士が結ばれているから並列と捉えるのもよいですね。
ただ、並列、直列は問題を解く上で大した問題ではないと思います。
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画像がおかしいなんていう意見は、電気電子工学科出身の私から言わせれば素人だね。


(高校物理履修者なら、そんなことは思わないはずだが・・・)
画像はどちらかのコンデンサの充電完了後、電源を取り外し(スイッチをOFFし)、カラのコンデンサを接続した(スイッチを切り替えた)回路図の1部でしょ!
だから画像はおかしくないよね
(これに電源を付け加えると、たぶん話が問題文とずれてくる)
ただ、並列か直列かの見分けは大した問題ではないような気がしますが・・・
(問題の全体がUpされていないのではっきりとしたことは言えません)


本題
並列と直列の違いは、電源が書かれていれば中学生でも分かる人が多い
しかし、電源が書かれていない場合でも見分けたい。
そのためには、電池(3V)に抵抗2個が直列につながる回路と、3V電池に抵抗2個が並列につながる回路を想像してください。
直列回路では抵抗2こに流れる電流は同じ、電圧は異なる(抵抗値が2個とも同じ場合は特殊な場合という事で除く)
(例:仮に1個目の抵抗の両端で電位が3Vから1Vに降下するとしたら、2個目の抵抗の両端では電位が1Vから0Vに下がる)
並列回路では抵抗2こに流れる電流は異なり、かかる電圧は同じ(抵抗値が2個とも同じ場合は特殊な場合という事で除く)
(例:2個の抵抗では共に抵抗両端の電位が3Vから0Vに下がる)
この例から見えてくることは、電源があろうとなかろうと
並列接続ではそれぞれの素子(抵抗やコンデンサなど)にかかる電圧が等しいという事
もう少し厳密に言えば、「並列接続ではそれぞれの素子が共通の電位V1と共通の電位V2に挟まれているとい事」・・・①
一方、直列接続では第一の素子は電位V1とV2に、第二の素子はV2とV3に挟まれているという違いがあります。

これを踏まえて(特に①から)回路図では、
RとCのコンデンサが直列で、これらと2Cのコンデンサひとつが並列という関係
または
Rと2Cのコンデンサが直列で、これらとCのコンデンサ一つが並列です。
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画像がおかしい。


電源の入力が書いてないから、質問者の様に
「伸ばしたら」なんて考えが出てくる。
コンデンサーの下側が両方とも(-)、
上側が両方とも(+)ですから 並列だと
考えられます。
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回路図の底辺の電位を0Vとする


→コンデンサの下側は2ことも電位0[V]
→コンデンサの上側は2ことも電位V[V]
→コンデンサは2ことも、極版の一方が電位V[V]の導線に、もう一方が電位0[V]の導線につながっているから並列
(参考:2つの並列な抵抗の場合→抵抗は2ことも、端子の片側が電位V1と、残りの側が電位V2の導線につながっていて、この状態を並列と表現する)
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どこに電源つなぐか描かれてないこの図に問題があります。

電源が無かったら、そもそもコンデンサーに電荷は溜まりません。

ただし、コンデンサーの両極に "+","−" が書かれているので、図の上側に電源のプラス、下側にマイナスをつなぐつもりなのだろうと推測はできます。
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