正解は【２】です。
電荷(Q)＝合成静電容量(C0)×電圧(V)で求めます。
Q=C0Vです。
問題文の図では、C1(40μF)とC2(60μF)の２台のコンデンサが直列接続となっています。
直列接続では電荷はすべて等しいという関係から、
合成静電容量は次のように求めます。
C0＝C1×C2／C1+C2です。
計算すると
C0＝40×60／40+60
C0＝2400／100
C0＝24μ(F)となります。
電荷を求めますのでQ=C0Vより
Q=24μ×5(v)
Q=120μ(c)となります。
直列接続では電荷は全て等しいので、C1・C2ともに120μCとなります。
C1 と C2 に加わる電圧を、V1 ，V2 とします。
また、それぞれのコンデンサには、静電誘導により同じ電荷 Q が蓄えられます。
V1 ＝ Q ／ C1
V2 ＝ Q ／ C2
V ＝ V1 ＋V2
この3つの等式から、
V ＝ Q ／ C1 ＋ Q ／ C2 ＝ Q (１／ C1 ＋１／ C2 )
したがって、電荷は次のように計算されます。
Q ＝ V ／ (１／ C1 ＋１／ C2 ) ＝５ ／ (１／40 ＋１／60)
＝ 120 [μC]
×
誤りです。解説の計算結果と異なります。
〇
正解です。解説の計算通りの結果です。
×
誤りです。解説の計算結果と異なります。
×
誤りです。解説の計算結果と異なります。
＜参考＞
コンデンサは直列接続なので、合成容量を出して、Q ＝ V ／ C としても同じ結果です。
