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図のような回路においてEは起電力Eの電池。Rは抵抗値Rの抵抗、Cは電気容量Cのコンデンサー、Lは自己インダクタンスLのコイルでR以外の抵抗は無視できる。スイッチS1,S2ははじめ開いていてコンデンサーは帯電していない。
S1を閉じて十分時間が経過した後にS1を開き、次いでS2を閉じた。S2を閉じた時刻を0として流れる電流iと電気量qをtの関数で表せ。
電気振動の周期はT=2π√LCより
ω=1/√LC
エネルギー保存則より
1/2CE^2=1/2Li^2(max)
よってi(max)=E√(C/L)
S2を閉じた瞬間はiは0で、その後正弦波となる
よってi=E√(C/L)sinωt
また、初めの電気量はCEであるから
q=CEcosωtもわかりました。
ただ、qを求めようとして、次の関係を利用しようとしたらわからなくなりました。
q=itより
i=Δq/Δt
両辺積分して
q=-CEcosωt+A
t=0でq=CEより
A=2CE
q=-CEcosωt+2CEとなり全然違う答えになりました。何処が間違ってるのか教えてくださいm(__)mよろしくお願いしますm(__)m
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A 回答 (2件)
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No.2
- 回答日時:
>q=itより
>i=Δq/Δt
この場合は「放電」であり、電流が流れるほどコンデンサーの電荷が減るので、放電開始時(t=0)の電荷を q0 とすると、コンデンサーにたまっている電荷は、
q = q0 - ∫i dt
です。
(q = ∫i dt は「初期値 0 からの充電」の場合です)
ここに「i = [E√(C/L)] * sin(ωt)」を適用すれば
-q = q0 - EC * cos(ωt) + C
t=0 のとき q = EC なので q0 + C=0
よって
q = EC * cos(ωt)
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先にiがもとまったのでiの式を利用してqを出してみようとした結果わからなくなったという意味です(>人<;)