電場と電位・コンデンサーの問題

電気容量 $2.0\mu \mathrm{F}$ のコンデンサー $C_1$ と電気容量 $4.0\mu \mathrm{F}$ のコンデンサー $C_2$ を並列につなぎ、この並列部分に電気容量 $3.0\mu \mathrm{F}$ のコンデンサー $C_3$ を直列につないだ。この全体の両端を、起電力 $9.0\mathrm{V}$ の電池につないで十分に時間がたった。はじめ、どのコンデンサーも電荷をもっていなかったものとする。

このとき、コンデンサー $C_2$ にたくわえられている静電エネルギーは何 $\mu \mathrm{J}$ か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、電池の内部抵抗と導線の抵抗は無視する。

電気容量 $C_1=2\mu \mathrm{F}$ のコンデンサー $C_1$ と、電気容量 $C_2=3\mu \mathrm{F}$ のコンデンサー $C_2$ を直列につなぎ、その両端を起電力 $10\mathrm{V}$ の電池につないだ。はじめ、どちらのコンデンサーにも電荷はなかったものとする。電池の内部抵抗と導線の抵抗は無視でき、十分に時間がたったとする。このとき、コンデンサー $C_1$ の両端の電圧は何 V か。

電気容量 $C_1=2.0\mu \mathrm{F}$ のコンデンサー $C_1$ と、電気容量 $C_2=3.0\mu \mathrm{F}$ のコンデンサー $C_2$ を直列につなぎ、その両端を起電力 $10\mathrm{V}$ の電池につないだ。2 つのコンデンサーは、はじめは電荷を蓄えていなかった。電池の内部抵抗と導線の抵抗は無視でき、十分に時間がたったとする。このとき、コンデンサー $C_1$ の両端の電圧は何 V か。有効数字 2 桁で求めよ。

電気容量 $C$ のコンデンサー $C_1$ と電気容量 $2C$ のコンデンサー $C_2$ を直列につなぎ、その両端を電圧 $V$ の電池につないだ。また、$C_2$ の両端には、スイッチ S を $C_2$ と並列につないである。はじめ S は開いており、$C_1$, $C_2$ は電荷をもっていなかった。

十分に時間がたった後、S を閉じた。S を閉じてから十分に時間がたつまでの間に、回路で発生したジュール熱の合計を、$C$, $V$ を用いて表せ。ただし、電池の内部抵抗は無視でき、エネルギーはジュール熱以外に失われないものとする。

電気容量 $2.0\mu \mathrm{F}$ のコンデンサー $C_1$ を電圧 $12\mathrm{V}$ の電池につないで十分に充電した後、電池から切り離した。次に、はじめに電荷をもっていない電気容量 $4.0\mu \mathrm{F}$ のコンデンサー $C_2$ と、スイッチ S と導線を用いて、$C_1$ の正に帯電した極板と $C_2$ の一方の極板、$C_1$ の負に帯電した極板と $C_2$ のもう一方の極板をそれぞれつないだ（S ははじめ開いている）。S を閉じて十分に時間がたつまでの間に失われた静電エネルギーの合計は何 $\mu \mathrm{J}$ か。ただし、導線の抵抗によって失われるエネルギー以外にエネルギーの出入りはなく、電荷は回路の外に逃げないものとする。