これってキルヒホッフで解けますか？ 解けるのであれば解き方教えて欲しいです。 文字だとわかりにくいの

これってキルヒホッフで解けますか？
解けるのであれば解き方教えて欲しいです。
文字だとわかりにくいのでできれば手書きでお願いします。図々しくてすみません。無理でしたら大丈夫です。

No.6 回答者： yhr2 回答日時： 2019/10/17 16:27

No.5 です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞何回も読んだのですが理解できませんでした。

困りましたねえ。
こんな「小さなスペース」で「少ない文字」で説明するのは難しいので、テキストなり参考書なりを「じっくり、順を追って」勉強してください。

＞電圧を加算し、それが全体の電圧になったら直列、という意味が特にわかりませんでした。

さらに混乱させるかもしれませんが、「電流」を共通に考えて各々の電圧を分割する（積み重ねる）のが「直列」、「電圧」を共通に考えて各々の電流（あるいは電荷）を分割するのが「並列」ということかな。

この回答へのお礼

エッセンスと漆原の本を読んできました。
物理のエッセンスに「直列は各コンデンサーが初め電荷をもっていない、という状況からスタートする。」と書いてあったのですがこれは「初め電荷が0→［直列］（スイッチ切り替える問題等で）初めから電荷を持っている→［並列］」ということですか？

お礼日時：2019/10/17 20:52

No.5 回答者： yhr2 回答日時： 2019/10/16 20:56

No.2 & 4 です。

#4 の補足：

＞等しいはわかるのですが加算される関係とは何ですか？

お示しの画像でいえば、C1 の電圧と C2 の電圧が加算されて電源電圧 V [V] になるという関係です。
抵抗に電流が流れるときと同じです。

＞あとさっきお礼で挙げた考え方は間違っていますか？

#2 の「お礼」に書かれた

＞直列の場合は向かい合った極板の電気量Qが等しくて、等しくない場合（スイッチの切り替え等で向かい合った極板の電気量がそれぞれQ 0 の時とか）が並列って考えでいいんでしょうか？

のことですか？
だったら #4 に書いたように、「コンデンサの対になった極板間には、常に「同じ大きさの電荷」が帯電する」のであって、「等しくない場合」などありませんから間違っています。
それとも、「2つのコンデンサに挟まれた部分に残留する電荷」のことをいっていますか？　「直列、並列はその間の残留電荷によって決まる」と考えているなら、それも間違いです。

「直列」とは、電流が流れて「発生する電圧を加算すると全体の電圧になる」ということです。（整定して電流がゼロになっても同じ考え方です）

一方が充電されたコンデンサの電荷を、2個のコンデンサで分担するような場合には、整定後に「2つのコンデンサで、同じ電圧になって電荷を分け合う」ような場合には、その電圧値を計算するには「並列」と考えます。（この場合にも、「逆向きで大きさの等しい電圧なので、加算するとゼロ」という「直列」とみなせます）
ただし、コンデンサ以外にコイルや抵抗がある場合には、過渡変化中あるいは共振中はあくまで「共通の電流が流れる直列回路」として扱います。
「直列」「並列」ありきではなく、起こっている現象から「直列として扱う」のか「並列として扱う」のかを決めるのです。
全体がどのように動作しているか、どのような現象が起こっているのかで判断するのです。

↓　おそらく、このような問題を想定しているでしょうね。この質問者も「コンデンサが2個並列」と考えているのでしょうが、コンデンサとコイルの共振回路ですから、あくまで「直列」として「電流」（これは各素子に共通）とそれによる「電圧」（これは素子によって位相が異なるので電流に従ってまちまちに変化）の過渡変化を考えなければいけません。
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/11309076.html

この回答へのお礼

本当にごめんなさい。自分の頭が悪いことと知識不足もあり、何回も読んだのですが理解できませんでした。
あと自分の考え方ですが、多分2つ目の方の間違った考え方をしていました。
電圧を加算し、それが全体の電圧になったら直列、という意味が特にわかりませんでした。

お礼日時：2019/10/16 22:44

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2019/10/16 18:07

No.2 です。

#2 の「お礼」に書かれたことについて。

＞直列の場合は向かい合った極板の電気量Qが等しくて、等しくない場合（スイッチの切り替え等で向かい合った極板の電気量がそれぞれQ 0 の時とか）が並列って考えでいいんでしょうか？
＞判断の詳しい部分まで聞きたいです。

コンデンサの対になった極板間には、常に「同じ大きさの電荷」が帯電します。

そこに発生する電圧が「加算」される関係なら「直列」だし、「電圧が等しい」なら「並列」です。
迷うことは何もないはずですが？

「判断が難しい」「判断に迷う」事例があったらあげてみてください。

この回答へのお礼

等しいはわかるのですが加算される関係とは何ですか？
あとさっきお礼で挙げた考え方は間違っていますか？

判断の〜という部分はもう無視してもらって大丈夫ですすみません。

お礼日時：2019/10/16 18:18

No.3 回答者： masterkoto 回答日時： 2019/10/15 12:48

｛｛　｝｝部分は補足説明なので読み飛ばしても結構です

直並列の判断は慣れれば簡単に分かるようになります
ただ、それが不安だというなら以下の要領でキルヒホッフのように考えれば良いです
そして、それはコンデンサの合成容量を求めるしくみでもあります


｛｛「ループを1周すると必ず電位はスタート地点と同じものに戻る」
これを利用するのです
電源のマイナス極を電位０Vと仮定してここから時計回りに回路を1周してみます、
すると、プラス極側は電位V[V]（当然ながらプラス極とマイナス極の電位差はV-0=V[V])
そしてC1の左側極板も電位V[V]
C1に蓄えられている電荷をQ１、C1の電圧（電位差）をV1とすれば
Q1=C1V1から
V1=Q1/C1
ゆえにC1左側よりC1右側は電位が低く、C1右側の電位はV-V1[V]（当然ながら左側極板と右側極板の電位差を計算すれば、左電位ー右電位＝V-(V-V1)=V1[V])
更に進んで、C2左側も電位V-V1
C2にも電荷が貯まっているから、C2は電位差を持っていて左側極板より右側極板の方が電位が低い
C2右側は電源マイナス極（０V)と直でつながっているので、その電位は0V
ゆえに　C2の電圧（電位差）は(V-V1)-0=V-V1[V]

このことから、電源マイナス極側からスタートして時計回りに回路を1周した場合の電圧は
V-V1-(V-V1)=0
⇔V=V1+(V-V1)　｝｝


すなわち
(電源電圧)=C1電圧＋C2電圧…①が成り立っています
これは、キルヒホッフの電圧の法則と似たようなものですよね！
ということで、①を利用する解法は以下です

｛｛C1右側極板とC２左側極板はつながっているがその両端は切れているので、電荷保存則によりC1右側の電気量が-Q[C]になればC2左側の電気量は+Qです（充電前は両極板とも電荷０、充電後電荷の移動があっても電荷の総量０は変わらないからC1右＋C2左＝０
∴　C2左=0-C1右）｝｝


つまり、両コンデンサに蓄えられる電荷は等しくQとなるということ
従って
Q=C1V1
Q=C2V2
⇔
V1=Q/C1
V2=Q/C2
①にあてはめ
V=Q/C1+Q/C2=Q(1/C1+1/C2)・・・②
ここで、(1/C1+1/C2)=1/Ctとおけば②は
V=Q/Ct
⇔Q=CtV
このことから、ちょくへいれつの判断が付かなくても
２つのコンデンサの合成容量Ctが分かります
1/Ct=(1/C1+1/C2)=(C1+C2)/C1C2
Ct=C1C2/(C1+C2)
以下模範解答と同じ流れで答えが出ます

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2019/10/15 09:50

#1 へのお礼に書かれたこと：

＞パッと見で直列並列を判断するのは危険だと塾の先生に教わったものでできればその公式をおぼえたくはないんですよね…。

公式を覚えるのではなく、現象として何が起こっているのかをきちんと「把握する」ことが必要です。
それが分かれば「直列」で考えるか「並列」で考えるかが分かります。「パッと見で」ではなく「現象から判断して」です。

示された問題を見て「これは直列だ」と分からないということは、起こっている現象が全く見えていないということです。
それは「公式」以前の問題だということに気付きませんか？

ここでは、電源の電圧 V [V] は、2つのコンデンサに「直列」にかかります。
2つのコンデンサ間では電荷の流入・流出はないので「電荷の合計が一定（つまりゼロ）」であることから、2つのコンデンサに充電される電荷は等しいこともすぐに分かるはずです。
その2つから、いとも簡単に解けます。「基本中の基本」の問題です。

＞電荷はゼロなので〜のところをキルヒホッフにしてはダメですか？

ここでも「キルヒホッフ」なんて全然関係ありませんよ。
「ことば」だけを覚えたり、「聞きかじり」で機械的にやろうとするので、「手法」やら「公式」ばかりが登場します。
重ねて言いますが「現象として何が起こっているのかをきちんと把握すること」をまずやってください。それを「把握」「想像」できないと、論理的・合理的な因果関係の判断ができません。

この回答へのお礼

確かにその通りだと思います。ありがとうございます！
直列の場合は向かい合った極板の電気量Qが等しくて、等しくない場合（スイッチの切り替え等で向かい合った極板の電気量がそれぞれQ 0 の時とか）が並列って考えでいいんでしょうか？
判断の詳しい部分まで聞きたいです。
（回答してもらう前にもう何度か自分でも確認します。）

お礼日時：2019/10/16 17:01

No.1 回答者： スチールウール 回答日時： 2019/10/15 01:56

無理です

コンデンサの直列の合成の公式覚える方が早いです
他にやるなら
C1に蓄えられる電荷をQ1, C2に蓄えられる電荷をQ2とする
つまり電荷は左の板から順にQ1,-Q1,Q2,-Q2
元々2,3枚目の間に電荷はゼロなので
Q2-Q1=0
Q1=Q2 =Qとおく

電位より
Q/C1 +Q/C2 = V
あとは計算すれば答え通りになります

この回答へのお礼

パッと見で直列並列を判断するのは危険だと塾の先生に教わったものでできればその公式をおぼえたくはないんですよね…。ごめんなさい！
電荷はゼロなので〜のところをキルヒホッフにしてはダメですか？
一応同じような答えになってQ1=Q2が出てくるのですが。

お礼日時：2019/10/15 02:09