充電したコンデンサーとコイルをつなぐと電気振動が起こり、電場と磁場のエネルギーが移り変わること、周期 が ・ を大きくすると長くなることを判定できる
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充電したコンデンサーにコイルをつなぐと、電流の向きが周期的に入れかわる電流が流れ続けます。これを電気振動といいます。電気振動では、コンデンサーの電場に蓄えられたエネルギーと、コイルの磁場に蓄えられたエネルギーが交互に移り変わります。この技能を身につけると、振動のどの瞬間に電流や電荷が最大・0 になるかを判定できます。また、周期 が ・ によってどう変わるかも判定できるようになります。
電気容量 のコンデンサーを電荷 まで充電し、自己インダクタンス のコイルにつなぎます。コンデンサーは放電しようとしますが、コイルは自己誘導で電流の変化をさまたげます。そのため、つないだ瞬間の電流は 0 で、そこから少しずつ増えていきます。コンデンサーの電荷が 0 になったとき電流は最大です。ここでもコイルは電流が減るのをさまたげるので、電流は同じ向きに流れ続けます。その結果、コンデンサーは逆向きに充電されていき、電流が 0 になったとき、極板の電荷は最初と逆符号の になっています。あとは同じことを逆向きにくり返すので、電流が往復し続けます。
エネルギーで見ると、コンデンサーの静電エネルギー （電場のエネルギー）と、コイルに電流 が流れているときに蓄えられるエネルギー （磁場のエネルギー）が移り変わっています。抵抗がなければジュール熱が出ないので、その和 は一定に保たれます。実際の回路には抵抗があり、エネルギーがジュール熱として失われるので、振動はしだいに小さくなります（減衰します）。
周期は交流の知識から理由がわかります。コイルとコンデンサーには同じ電流が流れ、回路は閉じているので、2 つの電圧の和は常に 0 です。角周波数 の電流では、コイルの電圧は電流より 進み、コンデンサーの電圧は 遅れます。したがって 2 つの電圧は逆位相で、つねに打ち消し合います。ただしそのためには振幅も等しくなければならず、 が必要です。これを解くと となり、周期は です。 が大きいと電流が変化しにくく、 が大きいと充電・放電にたくさんの電荷を運ぶ必要があります。どちらの場合も振動はゆっくりになります。
はじめの状態を確認する：充電したコンデンサーをつないだ瞬間（）は、電流 、電荷は最大 で、エネルギーはすべて静電エネルギー である。
周期後（）の状態を確認する：電荷 、電流は最大 で、エネルギーはすべてコイルの磁場のエネルギー である。
周期後（）の状態を確認する：電流は再び 0 になり、電荷は逆符号の （極板の正負が逆）になる。その後は同じ変化を逆向きにくり返す。
抵抗が無視できるときは、エネルギー保存を使う：（一定）。静電エネルギーと磁場のエネルギーは、それぞれ 1 周期に 2 回ずつ最大になる。
周期を判定する：、振動数は 。 または を 倍すると、周期は 倍になる。
電気容量 のコンデンサーを充電し、時刻 に自己インダクタンス のコイルと導線でつないだところ、電気振動が起こった。回路の抵抗は無視できるものとする。次の記述のうち正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア つないだ瞬間（）に、回路を流れる電流の大きさが最大になる。
イ コンデンサーの電荷が 0 になる瞬間、電流の大きさは最大であり、エネルギーはすべてコイルの磁場のエネルギーになっている。
ウ だけを 4 倍にすると、電気振動の周期は 倍になる。
エ コンデンサーの静電エネルギーが最大になるのは、1 周期に 1 回だけである。
手順 1 より、つないだ瞬間はコイルの自己誘導で電流が急には流れないため である。したがってアは誤り。
手順 2 より、 で電荷が 0 になり、このとき電流は最大である。手順 4 のエネルギー保存から、静電エネルギーが 0 になった分はすべてコイルの磁場のエネルギー になっている。したがってイは正しい。
手順 5 より なので、 を 4 倍にすると周期は 倍に長くなる。 倍ではないので、ウは誤り。
手順 1・3 より、電荷の大きさが になるのは と である（向きは逆）。静電エネルギー は電荷の符号によらないので、最大になるのは 1 周期に 2 回である。したがってエは誤り。
よって正しいものはイ。
答え: イ
周期が に比例すると考え、 を 4 倍にすると周期も 4 倍になるとしてしまう誤り。正しくは なので、周期は 倍になる。
コンデンサーの電圧（電荷）が最大のときに電流も最大だとしてしまう誤り。正しくは、電荷が最大 のとき であり、電荷が 0 のとき電流が最大 になる（両者は 周期ずれている）。
静電エネルギーが最大になるのは 1 周期に 1 回だとしてしまう誤り。正しくは は電荷の符号によらないので、 と の 1 周期に 2 回最大になる。エネルギーの移り変わりの周期は である。
を大きくすると振動数 も大きくなるとしてしまう誤り。正しくは なので、 や を大きくすると は小さくなり、周期は長くなる。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
電気振動と電磁波について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、コイルとコンデンサーをつないだ回路では、導線やコイルの電気抵抗は無視できるものとする。
電磁波の種類・性質・利用、および電気振動について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、コイルとコンデンサーをつないだ回路では、導線やコイルの電気抵抗は無視できるものとする。