💡 ヒント:コンデンサーの接続(逆極性)

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

充電した 2 つのコンデンサーを逆極性でつなぐ(+ と − を接続)。すると正の電荷と負の電荷が打ち消し合い、全体の正極板の電荷はになります(\(Q_\mathrm{A} - Q_\mathrm{B}\))。もし \(Q_\mathrm{A} = Q_\mathrm{B}\) なら完全放電(電荷ゼロ・電圧ゼロ)に。

イメージ:+ と − が出会って中和する。差分だけが残る、という考え方。

✏️ 求めるもの

逆極性接続後の共通電圧、および各コンデンサーの電気量(符号に注意)。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 接続の極性を図示:+ と − がどちらに向かい合うか紙に描く。これが最重要
  2. ノード(接点)の電荷合計:A の + 極板と B の − 極板を繋ぐノードの合計電荷 = \(+Q_\mathrm{A} + (-Q_\mathrm{B}) = Q_\mathrm{A} - Q_\mathrm{B}\)(これが保存)
  3. 共通電圧を計算:\(V' = (Q_\mathrm{A} - Q_\mathrm{B})/(C_\mathrm{A} + C_\mathrm{B})\)
  4. 各電荷:\(Q'_\mathrm{A} = C_\mathrm{A} V'\), \(Q'_\mathrm{B} = C_\mathrm{B} V'\)(共通電圧をかけるだけ)
注意

極板の極性を必ず図示する。同極性(384 番)と逆極性で電荷保存の式が違う。\(Q_\mathrm{A} = Q_\mathrm{B}\) の場合は完全放電(\(V' = 0\))になる特殊ケース。