大学入試問題

質問

問1,2はできましたが問3～6ができませんでした。ヒントをもらえるとありがたいです。　またこの問題は入試としてはどれくらいの難易度でしょうか?

問3　スイッチS1を閉じて十分に時間が経過してからスイッチS1を閉じた。このとき検流計Gには電流が流れなかった。起電力E1はいくらか。

問4　問3の条件を満たしているときコンデンサーC1,C2に蓄えられている電荷および静電エネルギーの総量はいくらか。

問5　スイッチS2を開き,スイッチS1を開いた後、スイッチS3を接点Bに切り替えた。このとき、コイルLに流れる電流は時間変化することになる。この電気振動の周波数はいくらか。

問6　問5において、電気振動の電流の最大値はいくらか。

回答No.1

foobar · ベストアンサー

3. R1,R2を流れる電流は2A。R2の両端電圧は120V。
R1,R2の両端電圧は180Vで、C2の両端電圧は(C1とC2の電荷が等しく、電圧は容量に逆比例なので)60V。
検流計が振れなかったということは、VR2=E1+VC2よりE1=60V。

4. 電荷Q=C2*VC2=120μC。
静電エネルギー総量U=1/2(C1*VC1^2+C2VC2^2)=1/2(10^(-6)*120^2+2*10^(-6)*60^2) J
。

5. C1とC2の直列接続の静電容量C0=2/3μF、共振周波数f0=1/(2π√（LC0))。

6.　電流最大の時、磁気エネルギー1/2*(LI^2)は4.で求めた全静電エネルギーUに等しい。
これから、I=√(2U/L)で計算できる。