図のような直流回路において，電源電圧 20 V，R=2Ω，L=4mH 及び C=2mF で, R と L に電流 10 A が流れている。
L に蓄えられているエネルギー WL [J] の値と，C に蓄えられているエネルギー WC [J] の値の組合せとして，正しいものは。
正答1
解説
正解は「イ．WL＝0.2 WC＝0.4」です。
この問題のポイントは、コイルとコンデンサのエネルギーの公式と、直流回路におけるコイルとコンデンサの扱いです。
コイルのエネルギーの公式…
W_L=1/2LI^2
コンデンサのエネルギーの公式…
W_C=1/2CV^2
コイルとコンデンサのエネルギーの公式を覚えておこう！解き方コイルのエネルギーを求めるコイルに蓄えられるエネルギーを求めるには、コイルに流れる電流が必要です。
電流は、問題から10Aであることが分かります。
よって次の式で求められます。
W_L=1/2LI^2
=1/2×4×10^-3×10^2
=2×10^-1
=0.2［J］コンデンサのエネルギーを求めるコイルに蓄えられるエネルギーを求めるには、コンデンサにかかる電圧が必要です。
コンデンサにかかる電圧は、抵抗Rにかかる電圧と同じです。
また直流回路においてコイルは短絡と考えていいので、電源電圧の20Vが抵抗にかかっています。
よってコンデンサにかかる電圧も20Vとなります。
これらから次の式で求められます。
W_C=1/2CV^2
=1/2×2×10^-3×20^2
=400×10^-3
=0.4［J］