問5番の電圧の求め方を教えてください

問5番の電圧の求め方を教えてください

質問者からの補足コメント

• あとできれば6番もお願いします。すみません。

    補足日時：2019/08/03 18:23

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2019/08/04 12:42

「5番」だ「6番」だといわれても、それが何を指すのかが第三者に伝わらなければまったく意味を成しません。

「自己中心な独りよがり」は、科学においては問題外です。
問題を解く以前に、そういった「論理的・客観的な態度、考え方」を身に付けないと、理系の学問を学んだり、問題解決の過程や結果を他人に伝えることがおぼつかないですよ。

[上の問題]
(1) コンデンサではなく、「抵抗」だった合成抵抗は計算できる？
　抵抗は V = IR だが、
　コンデンサは　V = Q/C (Q=CV)
つまり、「直列」に対しては、電流または電荷が共通なので
　抵抗は V = I(R1 + R2)
　コンデンサは V = Q/C1 + Q/C2 = Q(1/C1 + 1/C2)
「並列」に対しては、電圧が共通なので
　抵抗は I = V/R1 + V/R2 = V(1/R1 + 1/R2)
　コンデンサは Q = C1*V + C2*V = (C1 + C2)V
これから、直列、並列の合成のしかたが分かるでしょ？
（そんなの、覚えていて当然ですが）

残念ながら、図の数値が全く読めませんので、計算は不可能です。

(2)(3) 残念ながら、「3 μF」「6 μF」が図のどれを指すのか、全く見えないので回答不能です。

[真ん中の問題]
コンデンサの合成容量の求め方は上に書いた通りです。
この図では
(a) 右半分の「2 μF」と「3 μF」（？）の直列
(b) (a) と「1 μF」の並列
(c) (b) と「2 μF」の直列
ということが分析できれば、あとは計算するだけでしょ？

(a) は
　2 * 3 /(2 + 3) = 6/5 [μF]
(b) は
　6/5 + 1 = 11/5 [μF]
(c) は
　(11/5) * 2/(11/5 + 2) = (22/5) / (21/5) = 22/21 [μF]

ここに 80[V] の電圧をかけたら、充電される電荷は
　Q = CV = (22/21)[μF] * 80[V] = 1760/21 * 10^(-6) [C]
この電荷のうちの「正電荷」が、左上の「2 μF」のコンデンサに充電されるので、コンデンサの両側の電圧は
　V1 = Q/2[μF] = 880/21 [V]
80 - V1 [V] が「1 μF」にかかる電圧なので、ここに充電される電荷は
　Q2 = 1[μF] * (80 - V1) = 1[μF] * 800/21 = 800/21 * 10^(-6) [C]
全体の合成容量に充電される電荷 Q の「負電荷」は、「1 μF」と「3 μF」の「下側」に充電される電荷の合計なので、
「1 μF」に充電される電荷が Q2 ということは、「3 μF」に充電される電荷は
　Q3 = Q - Q2 = [(1760 - 800)/21] * 10^(-6) = 960/21 * 10^(-6) [C]
よって「3 μF」の電圧である Vcd は
　Vcd = Q3/3[μF] = (960/21)/3 = 320/21 [V]

ちなみに、検算も兼ねて「2 μF」の電圧を計算してみると、「3 μF」と同じ電荷が充電されているはずなので、
　V2 = Q3/2[μF] = (960/21)/3 = 480/21 [V]
これで
　Vcd + V2 = 800/21 [V]
となって「80 - V1 = 800/21 [V]」に一致します。

抵抗のときに「キルヒホッフの電流則」「キルヒホッフの電圧則」を使って各々の抵抗に発生する電圧を求めていくのと同じように、コンデンサでも各コンデンサの「電圧」と「電荷」の関係（コンデンサに挟まれた部分の電荷の合計はゼロ）を使って地道に解いていくしかないです。「一発芸」はありません。

[下の問題]
上に書いた「直列」「並列」の合成容量の求め方を使って
　C1 + C2 = 5 [μF]
　C1*C2/(C1 + C2) = 1.2 [μF]
を解けば求まります。

「さらにその下」は途中で切れているので、これではないと判断します。

No.2 回答者： Tacosan 回答日時： 2019/08/04 01:14

「問5番」とか「6番」とかいわれても, それがどれのことやらさっぱりわからんのよ.

小さい文字なんか読めないし.

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2019/08/03 18:34

本気で教えてもらいたいのであれば、

質問本文にテキストで書いて下さい。
写真では全く読めません。