物理質問教室:電気

質問にお答えして

質問にお答えして『コンデンサーの接続換え』　リードαの問題

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初めにコンデンサーが電荷を蓄えていなければ、
コンデンサーの直列・並列の公式が使えます。
しかし、初めにコンデンサーが電荷を蓄えている場合には、公式は使えません。
上の問題では、上のコンデンサーに電荷を蓄えていなければ、②の操作で
電池の電圧が２Ｖですから、どちらのコンデンサーもＱの電荷を蓄えます。
しかし①の操作で、上のコンデンサーに電荷Ｑを蓄えているので、
②の操作で接続換えをしても、緑色の部分は、電池から切り離されて孤立しており、
ーQの電気量は、動くことができません。
それでも、２Vの電池は、自分と同じ電位差を2つのコンデンサーの両端に作ろうとして、
電荷を移動させて、解答のような電荷分布になるのです。
直列の接続換えでは、電圧の式と電気量保存則の連立で解きます。
以前の動画『コンデンサーの接続、無限回接続』で詳しく解説しています。
20分くらいですから、よかったら見てみてください。
記事と動画を下に移動させておきます。

コンデンサーの接続・無限回の接続換え

コンデンサーの接続・無限回の接続換え

動画にしました

<内容>

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★★ひとこと★★
電気回路は、色分けして、電位の高低差で見取るようにしましょう。
入試直前、「この問題の回路の様子が、さっぱりわかりません」と
過去問を持って、よく質問に来ます。
「色分けしてごらん」とアドバイスすると、自力でたいてい解決します。
次回は、『コンデンサーの容量変化』の予定です。

質問にお答えして

質問のリードαの回路

変更しました。これで大丈夫ですか？

質問にお答えして

質問にお答えして　重要問題集　113（芝浦工大）ダイオードを含む回路

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★★ひとこと★★

質問にお答えして

質問にお答えして

【内部抵抗と起電力で与えられた電池を含む回路】

電池を電流が流れるときの流れにくさを便宜上内部抵抗としているので、
内部抵抗だけを取り出して、合成してはいけません。

解法

2次対策ーコンデンサーの無限回接続換え

●コンデンサーの無限回接続換え●
コンデンサーの接続換えは、入試頻出ですね。
電圧の式と電荷量保存則の連立が典型解法。
無限回の接続換えもよく出題されます。
最後の様子が見えますか？
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［問題］2002年　千葉大・改

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解答
※希望があれば、解説します
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☆★ひとこと★☆
コンデンサーの並列接続は・・・・電圧が同じ。電荷量保存則
コンデンサーの直列接続は・・・・電圧の和と電荷量保存則の連立
で解きます。
電位法で解いてもいいですね。
コンデンサーが電荷を蓄えて接続される場合、合成容量の式は使えないことに注意！
また、接続換えをするとき、前の電荷をしっかり書いておくことも大切。
電気はなんと言っても、電位で回路が見えないといけません。。。

ダイオードを含む直流回路

ダイオードを含む直流回路半導体ダイオードは、構造から、P型半導体の方が高電位のときのみ電流が流れます。
（ダイオードの記号の三角の方向のみ）

回路中のダイオードには、２つのタイプがあります。
タイプA　導線扱いのダイオード
　　　ある電圧以上で電流を流すが、電流が流れるときは抵抗＝０で
　　　導線として扱える(電圧降下がない）
タイプB　非オーム抵抗扱いのダイオード
　　　ある電圧以上で電流を流すが、電流Iと電圧Vには、ある特性があり、
　　　特性曲線との交点(あるいは連立方程式)からIとVを決める

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★★ひとこと★★
交流回路にもダイオードが入る問題があります。
次回から、『磁気』の予定です。

コンデンサーを含む直流回路

コンデンサーを含む直流回路
動画にしました

＜内容＞

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★★ひとこと★★
電気分野の仕上げの問題。
2次入試で、電気分野で1題出題となると、このタイプだと思います。
最終的には、磁気分野が入って、『コイルとコンデンサーと抵抗を含む直流回路』
になり、LC振動回路も入るということになります。

キルヒホッフの法則

キルヒホッフの法則動画にしました

<内容＞

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★★ひとこと★★
キルヒホッフを使った演習問題として、起電力と内部抵抗で示された電池をふくむ回路、
立体回路の合成抵抗、抵抗の無限回接続を扱っています。
「入試に出たらどうする～、解ける？」「出たら困る！」の問題を選びました。
次回は『コンデンサーを含む直流回路』の予定です。

直流回路の基礎

直流回路の基礎動画にしました

<内容＞

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★★ひとこと★★

次の動画『キルヒホッフの法則』の基礎になります。
どの分野もそうですが、基礎のしっかりとしたイメージを持つことが
大切ですね。

多重極板

多重極板

動画にしました
動画が長くなりましたが、完全攻略できていると思いますので、
じっくり取り組んでください

<内容＞

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★★ひとこと★★
次回は、『直流回路、キルヒホッフの法則』の予定です。
オープン・実戦の結果が返ってきたら(返ってこなくても手ごたえで分かるはず）
次の10月からのオープン・実戦にむけて、対策を考えましょう。

コンデンサーの容量変化

コンデンサーの容量変化

動画にしました

<内容＞

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★★ひとこと★★
難関大の問題になればなるほど
『君はどこまで理解しているか？』
と、問われているように思います。
あやふやな理解では、手も足も出ません。
深く、しっかりとした理解を。
次回は「多重極板」の予定です。

質問にお答えして

質問にお答えして
多重極板　大阪市立大学

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＜解説＞

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次々回の動画で、『多重極板』を扱うつもりです。
電荷の性質(静電気)と電荷の移動が見えないとと解けませんね。
等電位を色分けすると、２つのコンデンサーの並列の接続換えに
なっていることがわかります。

コンデンサーの基礎

コンデンサーの基礎

動画にしました

＜内容＞

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★★ひとこと★★
コンデンサー攻略のポイントは、『電荷の移動が見えるようになる』ことです。
電気の世界は、目に見えないので、
1つずつ丁寧にイメージを作っていかなければなりません。
手間がかかるように見えて、得意になるための近道です。
次回は、「コンデンサーの接続換え」の予定です。

静電遮蔽・導体球殻

静電遮蔽・導体球殻

静電気の集大成！

動画にしました

<内容＞

【球の内部に一様に電荷が分布する場合】

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★★ひとこと★★
今回までの4回の静電気の集大成です。
導体球殻は、夏のオープン・実戦にもよく出題されています(過去問多数）。
次回からコンデンサーに入ります。