物理の問題が分からないので解答お願いします

物理の問題が分からないので解答お願いします

No.3 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2017/08/24 19:49

No.1&2です。

一応求め方と答を書いておきます。
どうしてそうなるのかは、コンデンサーの働きを理解した上で、起こっている「現象」を想像してください。

(1) スイッチ投入直後には、コンデンサーの電気抵抗はゼロとみなせるので
　　　R2 と R3 の並列合成抵抗 = 2R*R/(2R + R) = (2/3)R
　　　R1 との直列合成抵抗 = R + (2/3)R = (5/3)R
なので、R1 を流れる電流は
　　I1 = V / (5/3)R = (3/5)V/R

（コンデンサーは、電荷が充電されるまでは電荷が流れる＝電流が流れます）

(2) スイッチ投入から十分時間が経つと、コンデンサーの電気抵抗は無限大とみなせるので
　　　R2 と R3 の並列合成抵抗 = 2R
　　　R1 との直列合成抵抗 = R + 2R = 3R
なので、R1 を流れる電流は
　　I1 = V / 3R = (1/3)V/R

（コンデンサーは、容量に見合った電荷が充電されたら、それ以上は電荷が流れません）

(3) 上の(2)の電流が R2 にも流れているので、コンデンサーの両端の電位差は
　　I1 * 2R = (2/3)V
従って、コンデンサーの電荷は
　　Q = C * (2/3)V = (2/3)CV

(4) R2 および R3 で発生するジュール熱は、もともとコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーに等しくなります。
　(3) の静電エネルギーは
　　　U = (1/2)Q^2/C = (1/2)*C*[(2/3)V]^2 =(2/9)CV^2
です。
　これが R3 で 1/3、R2 で 2/3 消費されますから、R2 での消費エネルギーつまり発生するジュール熱は
　　(2/9)CV^2 * (2/3) = (4/27)CV^2
ということになります。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2017/08/23 22:39

No.1です。

＞コンデンサーは先日入ったばかりできちんと理解出来ていません。

だったら、まずきちんと理解してください。
問題を解くのはそれからです。

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2017/08/23 22:35

どこまで分かって、何が分からないのですか？

コンデンサーの働きは理解しているのですね？

(1) 直後は「コンデンサーは導通」として計算します。
(2) 十分時間が経ったら、コンデンサーは「開放」（導線が切れている）として計算します。
(3) 十分時間が経ったら、コンデンサーにはR2と同じ電圧がかかります。
(4) 電池は切り離されるので、R2 を流れるのは C に帯電していた電荷です。R3にも流れます。

この回答へのお礼

コンデンサーは先日入ったばかりできちんと理解出来ていません。

お礼日時：2017/08/23 22:37