A問題
上期
電験三種 理論 2022年度 上期 問10
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図の回路において,スイッチSが開いているとき,静電容量C1=4mFのコンデンサには電荷Q1=0.3Cが蓄積されており,静電容量C2=2mFのコンデンサの電荷はQ2=0Cである。この状態でスイッチSを閉じて,それから時間が十分に経過して過渡現象が終了した。この間に抵抗R[Ω]で消費された電気エネルギー[J]の値として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。R[Ω] S
正解と解説
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正解 3
3.75
スイッチSを閉じる前の静電エネルギーはC1のみが持ちW1=Q1²/(2C1)=0.3²/(2×4×10⁻³)=11.25Jである。Sを閉じると図の回路でC1とC2が抵抗Rを介して並列になり、電荷の総和0.3Cは保存されるので端子電圧はV=0.3/((4+2)×10⁻³)=50V、蓄えられるエネルギーはW2=(1/2)×6×10⁻³×50²=7.5Jとなる。減少した分W1-W2=11.25-7.5=3.75JがRで熱として消費され、この値はRの大きさによらない。