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【得点源!!】電磁気の回路の問題の解き方をおさらい!|高校物理

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はじめに

みなさん、電磁気の問題は好きですか?

電磁気は覚えることも他の分野に比べると多く、さらに情報を綺麗にまとめる必要があるので難しく感じるかもしれません。

しかしながら、電磁気の問題は高校の範囲内では典型的な問題しか出すことができないので、問題文の情報をパターンに従ってまとめて

いけば必ず得点することができるボーナス問題なんです!ぜひぜひ確認していきましょう!

まずは、公式の確認!

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まずは、上の図の電圧の公式を覚えているか確認しましょう!

ここで大事なことは公式だけではなくて、赤字で書いてあるような電流Iや、コンデンサーに溜まっている電気量+Q[C],-Q[C]などの

情報を回路図を書く際に必ず書き込むことです!

電磁気は情報整理が命なので必ず自分の手で回路図を作図し、電流や電気量の情報を書き込むようにしましょう!

電磁気の問題を解く際のSTEP

さて電磁気の問題を解く際のSTEPは以下のようになります。

①回路図を書く!(スイッチを開閉する問題では必ず開閉するたびに図を書きなおす!)

②電流や電気量を書き込む!(特に並列の回路で電流の値を書き込むことは大切!コンデンサーの電気量については電気量保存則も確認する!)

③キルヒホッフの第二法則を立式する!

特に注意して欲しいのは、必ず自分の手で回路図を書くことです。

問題用紙に印刷してある回路図を使うと、ぐちゃぐちゃになって見えにくくなってしまい、必ずどこかでミスを起こしてしまいます。

例題

以下の例題を解いてみましょう!上に書いてあるSTEPに従って解いてみましょう!

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まずはSTEP①②を実行した図が以下のようになります。電流と電荷量を必ず書き込みましょう。

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正しく電荷が書き込めたのでキルヒホッフの第二法則を立式します。ここまでの作業をどの設問においても必ずこなすようにしましょう。

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それでは設問を解いていきます。

ここで、大事なことは

・スイッチを入れた直後→コンデンサーの電荷が0(コンデンサーの充電には時間がかかります。)

・スイッチを入れてしばらく時間が経過した後→コンデンサーに流れ込む電流は0(充電満タンのコンデンサーにはこれ以上電流は流れ込みません。)

ということです。なので、立式したキルヒホッフの第二法則の式に(1)であればq=0を(2)であればi'=0を代入して答えを求めます。

最初は左側の抵抗には電流が流れ込まず、最後には右側のコンデンサーには電流が流れ込まない様子をイメージできるといいでしょう。

解答は以下のようになります。

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