質問: 電気振動 コンデンサー この問題で1つ疑問があります。 (1)でコンデンサーの方にまず電流が流れて十分に時間が経つと電気量q=cvがたまります。そしてコンデンサーには電流が流れなくなり、コイルに電流が流れ始めますよね? ここまで正しいでしょうか? 疑問を持ったのは(2)の設問です。コイルに電流が流れている時、電位差0なのでコンデンサーも電位差が0になり電気量は0となる。と答えに書いてあります。 電位差が0になることは理解できるのですが、最初にコンデンサーに溜まっていたq=cvの電気量はどこへいったのでしょうか? 私何か勘違いしていますか? 説明が下手で申し訳ないです
回答: コンデンサーやコイルの問題では、「過渡状態」で状態が変化していますから、時間変化に沿って「動画」で考えるか、せめて「コマ送り」の画像や「紙芝居」を思い浮かべないといけません。 例えばこんな風に。 http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/koukairo/sinndou.html その中で「十分に時間がたったとき」というのは、この「過渡状態」が収まって、安定した「定常状態」になっていることを示します。 コンデンサーは、「直流」としては導通していないのですが、電圧が変化したときには「充電・放電」という形で電流を流します。 コイルは、「直流」としては「抵抗ゼロ」なのですが、電流を流すと「磁場」が発生して逆起電力が起こり「抵抗」が発生します。 問題では、「十分な時間がたったとき」ですから、上に書いた「電圧が変化したとき」「電流を流すと」が「もうとっくに無くなった」ときのことを言っています。まずは、この状態を想像できないといけません。 つまり、コンデンサーはただの「導線が切れたところ」、コイルは「導線そのもの」になっているということです。 (3)(4)はそこから先の「過渡状態」なので、「コマ送り」で時間変化を考えないといけません。 そういった「時間」変化を扱うには「微分・積分」を使うと便利なのですが、高校物理で「微分・積分」使わずに説明するのは結構面倒です。 文章で書くといろいろ複雑になるので、手抜きですがこんな画像教材などを参考にしてください。 https://www.youtube.com/watch?v=tjywydschtq 「定常状態」(十分に時間がたったとき)と「過渡状態」(変化を与えた直後)を、うまく想像できることが重要です。