コンデンサージュール熱

質問

容量Ｃ1のコンデンサーは電圧Ｖで充電され、容量Ｃ2の方は電荷を蓄えていない
スイッチを入れ、十分時間がたつまでに発生するジュール熱Ｈはいくらか

解き方を教えてください

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回答No.1

umisho · ベストアンサー

スイッチを入れる前、
Q=C1V
スイッチを入れた後、
Q=Q1+Q2
Q1=C1V'
Q2=C2V'
ですね
上記までの式からスイッチを入れた後のコンデンサにかかる電圧V'は
V'=C1/(C1+C2)×V
だと分かります。
発生したジュール熱はスイッチを入れる前後でコンデンサが蓄えているエネルギーの差
つまり
1/2×C1V^2(スイッチを入れる前）と
1/2×C1V'^2+1/2×C2V'^2(スイッチを入れた後）との差になります

お礼

理解できました
ありがとうございました

補足

すみません、色々疑問がありました
なぜスイッチを入れる前から入れた後を引くのですか？
あと、私の持っているものにジュール熱Ｈ=電池がした仕事Ｗ-静電エネルギーの増分ΔＵと書いてあるのですが、今回電池がないのでＷはともかく-ΔＵの-はどこに行ったのでしょうか？

回答No.2

umisho

No.1です。
補足内容に関して、

U1:変化前のエネルギー
U2:変化後のエネルギー
とします。
変化量はU1を基準として
ΔU=U2-U1
とするのが基本です。
エネルギー保存則から、ジュール熱H(熱として失われたエネルギー）に対して
H+ΔUの値が0にならなければいけない（総和として変化量0）
つまり
H=-ΔUとなります。
ここで
H=-ΔU=-(U2-U1)=U1-U2
ですから、変化前のエネルギーから変化後のエネルギーを引く事になります。

・・・とまあ、あまり難しく考えずとも
ジュースをコップからこぼしてしまった時、コップに残ったジュースの量から
こぼしてしまった量をどう求めるのか、、、
そういう単純な話です。

お礼

ありがとうございました
理解できました