問題抵抗40kΩと静電容量50μFのコンデンサの直列回路に、直流100Vをステップ状に加えた。スイッチを閉じてから2秒後にコンデンサに蓄えられているエネルギー[J]に最も近い値はどれか。ただし、e^-1=0.368とする。
- a0.25 J
- b0.10 J
- c0.05 J
- d0.16 J
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正解：b. 0.10 J
時定数はτ=RC=40×10^3×50×10^-6=2sであるから、2秒後はt=τに相当し、vC=100×(1-0.368)=63.2Vである。蓄えられるエネルギーはW=(1/2)CvC^2=0.5×50×10^-6×63.2^2≒0.10Jとなる。0.25Jは充電完了時の(1/2)CE^値であって2秒後の値ではない。0.16Jは最終エネルギーに0.632を単純に掛けた誤り、0.05Jは静電容量を1/2として計算した場合の値であり、いずれも正しくない。
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