図１に示すように、電池E(起電力 V0［V］)、抵抗R（電気抵抗は R［Ω］）、2個のコンデンサー C1、C2（容量はそれぞれ C［F］、2C［F］）及び2個のスイッチ S1、S2 からなる回路がある。はじめ、スイッチ S1、S2 はすべて開かれており、コンデンサー C1、C2 に電荷が無かったものとする。以下の文章中の空欄に当てはまる数値または数式を解答せよ。数式は、V0、R、C の中から必要な文字を用いて表せ。
【Ａ】最初、スイッチ S2 を開いたままスイッチ S1 を閉じたときについて以下の設問に答えよ。
問１ スイッチS1を閉じた直後に抵抗Rを流れる電流の強さ I1［A］は【 １ 】［A］である。また、このときのコンデンサー C1 の極板間の電位差 V1［V］は【 ２ 】［V］である。
問２ スイッチ S1 を閉じて十分時間が経過した後、抵抗Rが流れる電流の強さ I2［A］は【 ３ 】［A］である。また、このときのコンデンサー C1 の極板間の電位差 V2 ［V］は【 ４ 】［V］。蓄えられた電気量 Q［C］は【 ５ 】［C］。静電エネルギー U［J］は【 ６ 】［J］と表される
問３ スイッチ S1 を閉じた直後から十分時間が経過するまでに、電池Eは一定の電圧で電荷を移動させるので、この間に電池がした仕事 Ｗ1［J］は【 ７ 】［J］と表される。この間に、抵抗Ｒで消費されたエネルギー Ｗ2［J］は【 ８ 】［J］と表される。]
【Ｂ】【Ａ】の操作を行ってから十分時間が経過した後、スイッチＳ1を開き、さらにスイッチＳ2を閉じた。以下の設問に答えよ。
問４ スイッチＳ2を閉じた直後に抵抗Rを流れる電流の強さ I3［A］は【 ９ 】［A］である。
問５ スイッチ Ｓ2 を閉じて十分時間が経過した後、コンデンサー Ｃ1 に蓄えられる電気量 Q1［C］は【 10 】［C］と表される。 また、コンデンサー C1 に蓄えられている静電エネルギー U1［J］は【 11 】［J］と表される。
問６ スイッチS2 を閉じた直後から十分時間が経過するまでに、抵抗 R で消費されたエネルギー W3 ［J］は【 12 】［J］である。
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【解説】
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