目次
問５
問 5
図に示す5種類の回路は、直流電圧 \(E\) [V] の電源と静電容量 \(C\) [F] のコンデンサの個数うと組み合わせを異にしたものである。
これらの回路のうちで、コンデンサ全体に蓄えられている電界のエネルギーが最も小さい回路を示す図として、正しいのは次のうちどれか。
＜解答例＞
コンデンサに蓄えられるエネルギー
コンデンサに蓄えられるエネルギーの式は、電気の公式集の中の静電エネルギーの式です。
\(W=\cfrac{1}{2}CV^2\) [J]
（1）のエネルギーを \(W_1\)
\(W_1=\cfrac{1}{2}CE^2\) [J]
（2）のエネルギーを \(W_2\)
\(W_2=\cfrac{1}{2}×\cfrac{C}{2}×(2E)^2=CE^2\) [J]
（3）のエネルギーを \(W_3\)
\(W_3=\cfrac{1}{2}×2C×(2E)^2=4CE^2\) [J]
（4）のエネルギーを \(W_4\)
\(W_4=\cfrac{1}{2}×\cfrac{C}{2}×E^2=\cfrac{C}{4}E^2\) [J]
（5）のエネルギーを \(W_5\)
\(W_5=\cfrac{1}{2}×2C×E^2=CE^2\) [J]
それぞれを、比較すると、
（4）の \(\cfrac{C}{4}E^2\) [J] が最も小さい値となります。
正解は（４）になります。