単元一覧 › 高校物理 電流と回路

電流と回路の問題

難易度 2教科書の章末問題レベル高校物理 電流と回路

起電力 、内部抵抗 の電池の両極に、抵抗値 の抵抗 をつないだ。さらに、電気容量 のコンデンサー を抵抗 と並列に( の両端に)接続した。はじめコンデンサーに電荷はなかったものとする。接続してから十分に時間がたったとき、コンデンサー に蓄えられている静電エネルギーは何 J か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、導線の抵抗は無視できるものとする。

, ()()
電池の内部抵抗は電池の記号に含めて表している

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(16 技能)

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

十分に時間がたったとき、コンデンサーに電流は流れるかを考え、回路を流れる電流を求めよう。

ヒント 2

コンデンサーの電圧は、並列につながれた抵抗 の両端の電圧に等しい。静電エネルギーは で求められる。

ヒント 3

電流は なので、 の両端の電圧は となる。

答えと解説

答えを見る
結果を記録する(このブラウザにだけ保存されます):
解説を読む

十分に時間がたつと、コンデンサーの充電が終わり、コンデンサーには電流が流れなくなる。したがって、電流は電池の内部抵抗と抵抗 だけを直列に流れる。

このときの電流を とすると、オームの法則(電池の内部抵抗を含めた回路全体の関係)より

コンデンサーは と並列につながれているので、コンデンサーの電圧 は の両端の電圧に等しい。

(電池の端子電圧 とも一致する。)

コンデンサーに蓄えられる静電エネルギー は なので

別解

十分時間がたつとコンデンサーに電流は流れず、電池と の直列回路とみなせる。電流は 。 の両端の電圧(=コンデンサーの電圧)は 。
静電エネルギーは 。

検算: で一致。

この問題の確認

AI が作成した問題です。公開前に次の確認を行いました。確認の方法について

間違いを報告する

この問題の誤り・分かりにくい点・難易度や学年のずれを知らせる
どこについての報告ですか

報告の内容と問題の番号を保存します。名前やメールアドレスは保存しません。

関連する問題