💡 ヒント：自己誘導のエネルギー（スイッチ切替・抵抗分配）

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

コイル \(L\)、抵抗 \(R_1, R_2\)、電池 \(V_0\)、スイッチからなる回路。スイッチを操作することで、コイルに蓄えられた磁気エネルギー \(\dfrac{1}{2} L I_0^2\) が抵抗に分配されてジュール熱として消費されます。スイッチ切替後の電流の流れる経路によって、各抵抗で発生する熱量の割合が変わります。

イメージは「貯金箱（コイルの磁気エネルギー）を 2 つの財布（\(R_1\) と \(R_2\)）に分配する」。直列につながっているなら、抵抗値に比例して熱量が分配されます。

✏️ 求めるもの

(1) 定常電流 \(I_0 = V_0 / R_1\)、(2) スイッチ切替直後の電流と電圧、(3) その後 \(R_2\) で発生するジュール熱 \(Q\) の式（コイルのエネルギー \(\dfrac{1}{2} L I_0^2\) を抵抗比 \(R_1/(R_1+R_2)\) または \(R_2/(R_1+R_2)\) で分配）。

🔬 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. 定常電流：\(I_0 = V_0/R_1\)（コイルは導線扱い）
  2. スイッチ切替直後：コイルが電流を維持 → \(I = I_0\) が \(R_1 + R_2\) に流れる
  3. コイルにかかる電圧：\(V_L = I_0(R_1 + R_2)\)（電流維持のために発生する起電力）
  4. 磁気エネルギー総量：\(U = \dfrac{1}{2} L I_0^2\) が抵抗で熱に
  5. 各抵抗の熱量：\(Q_{R_2} = \dfrac{R_2}{R_1+R_2} U\)（直列で同じ電流→熱量は抵抗比）
注意

スイッチ切替直後にコイルは「電流を保つ」起電力を発生します。電流の値は連続（急に 0 にならない）ですが、コイル両端の電圧は急増します。各抵抗での熱量分配は「同じ電流が流れる直列回路」と考えれば、抵抗比で分配されることが分かります。