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日本医科大学物理2012年第2問

図1、2のような 2つの電気回路を考える。下記の文章の四角に適した答えを書きなさい。なお、電池に内部抵抗はないものとする。

図1の回路の合成抵抗は[Ω]である。また、r2において発生するジュール熱が最大になるための条件は、r1[Ω]とR[Ω]を使って、r2=[Ω]と表される。ただし、r1Rは一定の値であるとする。

次に、図2について考える。最初にコンデンサーC1[F]とC2[F]の電荷はゼロとする。スイッチS2を開いたままでスイッチS1を閉じ、起電力E[V]の電池を使って、C1を充電した。十分に時間が経った後に、C1に蓄えられるエネルギーは[J]である。その後、S1を開いてから、S2を閉じた。しばらくの間、閉回路には電流が流れるが、抵抗R[Ω]においてジュール熱が発生することで、電流は減衰していき、最終的にゼロとなった。そのとき、コンデンサーC2の両端の電圧は[V]となっている。この過程において、Rで発生するジュール熱は[J]である。

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