電場と電位・コンデンサーの問題

電気容量 $4.0\mu \mathrm{F}$ のコンデンサー、起電力 $6.0\mathrm{V}$ の電池、抵抗器 $\mathrm{R}$、スイッチ $\mathrm{S}$ を 1 つの輪になるように直列につなぐ。はじめ $\mathrm{S}$ は開いていて、コンデンサーには電荷が蓄えられていない。$\mathrm{S}$ を閉じてから十分に時間がたつまでに、抵抗器 $\mathrm{R}$ で発生するジュール熱は何 $\mathrm{J}$ 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でき、回路で失われるエネルギーはすべて抵抗器 $\mathrm{R}$ でのジュール熱になるものとする。

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 $2.0\mu \mathrm{F}$ のコンデンサーがあり、はじめ極板間の電圧が $2.0\mathrm{V}$ になるように充電されている。このコンデンサーを、起電力 $6.0\mathrm{V}$ の電池、抵抗器 $\mathrm{R}$、開いたスイッチ $\mathrm{S}$ と 1 つの輪になるように直列につなぐ。このとき、コンデンサーの正の電荷をもつ極板が、抵抗器 $\mathrm{R}$ とスイッチ $\mathrm{S}$ を通して電池の正極の側につながるようにする。電池の内部抵抗と導線の抵抗は無視できるものとする。

スイッチ $\mathrm{S}$ を閉じてから十分に時間がたつまでに、抵抗器 $\mathrm{R}$ で発生するジュール熱は何 $\mathrm{J}$ か。有効数字 2 桁で求めよ。

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。

極板間が真空で、電気容量が $4.0\mu \mathrm{F}$（$4.0\times 10^{-6}\mathrm{F}$）の平行板コンデンサーがある。このコンデンサーを起電力 $10\mathrm{V}$ の電池につないで、十分に時間をおいて充電した。その後、電池につないだまま、極板の面積を変えずに、極板の間隔をゆっくりともとの $\frac{1}{2}$ 倍にせばめた。間隔をせばめて十分に時間がたった後に、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、電池の内部抵抗と導線の抵抗は無視できるものとする。