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5分でわかる!電池の仕事:ω[J]

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この動画の要点まとめ

ポイント

電池の仕事:w[J]

高校物理 電磁気21 ポイント1 全部

これでわかる!
ポイントの解説授業
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電池には、 電位差を一定に保つ役割負極から正極に電荷を運ぶポンプの役割 があることを学びました。これらを踏まえて、今回は 電池のする仕事 について考えましょう。

(電池のした仕事)≠(コンデンサーの静電エネルギーの増分)

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下の図のように、起電力V[V]の電池にコンデンサーをつなぎ、十分時間を経過させます。すると、電気量Qがコンデンサーに充電されました。

高校物理 電磁気21 ポイント1 図

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このとき、 電池のした仕事w はどのように求められるでしょうか? コンデンサーの静電エネルギーの増分(1/2)QVと等しい と考えるのは、 誤り です。後の授業で詳しく解説しますが、電池が電荷を運ぶとき、実は導線で熱エネルギーが発生します。 電池のした仕事w はこれも考慮に入れなければならないので、 単純に(電池のした仕事)=(コンデンサーの静電エネルギーの増分)とするのは誤り なのです。

電池の仕事=電荷の位置エネルギーの増分

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では、どのように電池の仕事wを求めればよいのでしょうか。

高校物理 電磁気21 ポイント1 図

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コンデンサーを充電するために、電池が運んだ電荷を1つの塊と考えましょう。すると、電池の仕事は +Qの電荷を+0[V]からV[V]まで運んだ ということになります。つまり、 (電池のした仕事)=(+Qの電荷の位置エネルギーの増分) と考えられます。

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最初に電荷が持つ位置エネルギーはQ×0[J]でしたが、電荷が+V[V]の位置まで運ばれると+Q×V[J]に増加します。つまり、
w=QV
の式が得られますね。

高校物理 電磁気21 ポイント1 クマさんのまとめ 空欄埋める

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電池のした仕事は公式として覚えるのではなく、電荷が得た位置エネルギーの増加であると考えましょう。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

電池の仕事:ω[J]
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