質問: コイル、コンデンサーへの供給エネルギー 高校物理の問題で模範解答を見てもわからず、質問です。 添付された図の回路の状態です。初期状態は全てのスイッチはオフで電流は流れていません。 「s2のみスイッチオンの状態からs1のスイッチを入れ、一定状態になるまでに電源が供給するエネルギーを求めよ。」 という問いに対して、模範解答では、「抵抗r2やコイルlには一定の状態では電流がゼロとなるので、c1とc3にたまるエネルギーのみ考えて(c1+c3)e」となっています。確かに一定になったら電流がゼロというのは理解できますが、一定になるまでにコイルの自己誘導により、コイルに関するエネルギーは考慮しなくて良いのでしょうか。コイルにエネルギーがたまっても、最終的に一定の状態になるまでにまたエネルギーを発散するから差し引きゼロということでしょうか?ご回答、お願いします。
回答: 1.答えは間違っています。 (1)まずceはエネルギーの単位ではない。 よく知られたようにcrは時定数、時間の単位です。だから、ce=cre/r=時間×電流で、 エネルギーではない。 (2)定常状態になった時のエネルギー( (c1+c2)e^2/2 )は電源の供給したエネルギー にならない。過渡応答時に流れる電流により、抵抗でエネルギーが消費されています。 2.なお答を計算するのは大変そうです。ちなみに電源に流れる電流iをもとめ、 ∫[0,∞]eidt. 以上