電気量の保存

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１ 目　的
　　スイッチングの前後で二つのコンデンサーにかかる電圧とたくわえられる電気量とを
　調べ、電気量が保存されているかを調べる。
２ 準備物
　　コンデンサー（１Ｆ、0.1F：耐電圧5.0Ｖ）、　スライダック（可変抵抗器：電圧値を
　変える） 電気抵抗(100Ω程度)、電圧計､ 電流計、　スイッチＳ１（３足）､
　スイッチＳ２（２足）、放電器
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 図１
(1) スライダックのスライドを中央にし、図１のように配線する｡
(2) スイッチＳ１をＡ側に入れたとき、スライダックのスライドを調節して電圧計の値が
　Ｖ１＝5.0Ｖになるようにする。
(3) 続いてスイッチＳ１をＢ側に、そしてスイッチＳ２を接続し、 コンデンサーＣ２を充電す
　る｡電流計の値が０になってから、電圧計の値Ｖ２を読む。その後放電器で電荷を０にす
　る。
(4) (2)の 電圧Ｖ１を4.5Ｖ、3.0Ｖ、1.5Ｖと変えて、同様にＶ２を求める。　　　
４　結　果

実験
　　　　 　 Ｖ１　　（Ｖ）
　　　　　　　Ｖ２　　（Ｖ）

１
　　　　　 ５．０
　

２
　　　　　 ４．５
　

３
　　　　　 ３．０
　

４
　
　　　　　 １．５
　

　










　
５ 考　察
実験１でＣ１ に蓄えられていた電気量Ｑ１はＱ１＝Ｃ１Ｖ１＝　　　　　　　（Ｃ）
　
　 最終的にＣ１ 蓄えられた電気量Ｑ'１はＱ'１＝Ｃ１Ｖ２ ＝　　　　　　　（Ｃ）
　
　 Ｃ２に蓄えられた電気量Ｑ'２はＱ'２＝Ｃ２Ｖ２ ＝　　　　　　　（Ｃ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　 以上の結果から　Ｑ１＝Ｑ'１＋Ｑ'２　が　　　　　　 ％の範囲で成立している。
　
　　 実験２〜４で同様の計算を行うと次の表を得る。

　 実　験
　　Ｑ１
　　Ｑ'１
　　Ｑ'２
Ｑ＝Ｑ'１＋Ｑ
Ｑ/Ｑ１ ×100％

　　 １
　
　
　
　
　

　　 ２
　
　
　
　
　

　　 ３
　
　
　
　
　

　　 ４
　

　

　

　

　

　










　
　　 上記のデータより電気量保存が成立していることが考えられる。
６ 感想またはその他の考察
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　
　

　　年
　
　　組
　
　　番
　
氏名
　


　

実験日
　
天候
　


　
　

電気量の保存　＜教師用＞

１ 目　的
　　スイッチングの前後で二つのコンデンサーにかかる電圧とたくわえられる電気量とを
　調べ、電気量が保存されているかを調べる。
２ 準備物
　　コンデンサー（１Ｆ、0.1F：耐電圧5.0Ｖ）、　スライダック（可変抵抗器：電圧値を
　変える） 電気抵抗(100Ω程度)、電圧計､ 電流計、　スイッチＳ１（３足）､
　スイッチＳ２（２足）、放電器
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 図１
(1) スライダックのスライドを中央にし、図１のように配線する｡
(2) スイッチＳ１をＡ側に入れたとき、スライダックのスライドを調節して電圧計の値が　　
　Ｖ１＝5.0Ｖになるようにする。
(3) 続いてスイッチＳ１をＢ側に、そしてスイッチＳ２を接続し、 コンデンサーＣ２を充電す
　る｡電流計の値が０になってから、電圧計の値Ｖ２を読む。その後放電器で電荷を０にす　
　る。
(4) (2)の 電圧Ｖ１を4.5Ｖ、3.0Ｖ、1.5Ｖと変えて、同様にＶ２を求める。　　　
４　結　果

実験
　　　　 　 Ｖ１　　（Ｖ）
　　　　　　　Ｖ２　　（Ｖ）

１
　　　　　 ５．０
　　　　　　　 4.3

２
　　　　　 ４．５
　　　　　　　 3.9

３
　　　　　 ３．０
　　　　　　　 2.6

４
　
　　　　　 １．５
　
　　　　　　　 1.3
　










　
５ 考　察
実験１でＣ１ に蓄えられていた電気量Ｑ１はＱ１＝Ｃ１Ｖ１＝　　5.0　　　（Ｃ）
　
　 最終的にＣ１ 蓄えられた電気量Ｑ'１はＱ'１＝Ｃ１Ｖ２ ＝　　4.3　　　 （Ｃ）
　
　 Ｃ２に蓄えられた電気量Ｑ'２はＱ'２＝Ｃ２Ｖ２ ＝　　 0.43　　（Ｃ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　 以上の結果から　Ｑ１＝Ｑ'１＋Ｑ'２　が　　 94　　　％の範囲で成立している。
　
　　 実験２〜４で同様の計算を行うと次の表を得る。

　 実　験
　　Ｑ１
　　Ｑ'１
　　Ｑ'２
Ｑ＝Ｑ'１＋Ｑ
Ｑ/Ｑ１ ×100％

　　 １
　　5.0
　 4.3
　0.43
　　 4.7
　　 94

　　 ２
　 4.5
　 3.9
　 0.39
　 　4.2
　　 93

　　 ３
　　3.0
　 2.6
　 0.26
　　 2.9
　　 97

　　 ４
　
　　1.5
　
　 1.3
　
　 0.13
　
　　 1.4
　
　　 93
　










　
　　 上記のデータより電気量保存が成立していることが考えられる。
６ 感想またはその他の考察
　　　
　
　
　
　
　
　
　

　　年
　
　　組
　
　　番
　
氏名
　


　

実験日
　
天候
　


　

電気量の保存　　　＜補足説明＞

１ 目　的
　　スイッチングの前後で二つのコンデンサーにかかる電圧とたくわえられる電気量とを
　調べ、電気量が保存されているかを調べる。
２ 準備物
　　コンデンサー（１Ｆ、0.1F：耐電圧5.0Ｖ）、　スライダック（可変抵抗器：電圧値を
　変える） 電気抵抗(100Ω程度)、電圧計､ 電流計、　スイッチＳ１（３足）､
　スイッチＳ２（２足）、放電器
(1) スライダックのスライドを中央にし、図１のように配線する｡　
(2) スイッチＳ１をＡ側に入れたとき、スライダックのスライドを調節して電圧計の値が
　Ｖ１＝5.0Ｖになるようにする。
(3) 続いてスイッチＳ１をＢ側に、そしてスイッチＳ２を接続し、 コンデンサーＣ２を充電す
　る｡電流計の値が０になってから、電圧計の値Ｖ２を読む。その後放電器で電荷を０にす
　る。　　　　　　　　　　　　　　　　　 十分時間がたってから
(4) (2)の 電圧Ｖ１を4.5Ｖ、3.0Ｖ、1.5Ｖと変えて、同様にＶ２を求める。　　　
４　結　果

実験
　　　　 　 Ｖ１　　（Ｖ）
　　　　　　　Ｖ２　　（Ｖ）

１
　　　　　 ５．０
　　　　　　　 4.3

２
　　　　　 ４．５
　　　　　　　 3.9

３
　　　　　 ３．０
　　　　　　　 2.6

４
　
　　　　　 １．５
　
　　　　　　　 1.3
　










　
５ 考　察
実験１でＣ１ に蓄えられていた電気量Ｑ１はＱ１＝Ｃ１Ｖ１＝　　5.0　　　（Ｃ）
　
　 最終的にＣ１ 蓄えられた電気量Ｑ'１はＱ'１＝Ｃ１Ｖ２ ＝　　4.3　　　 （Ｃ）
　
　 Ｃ２に蓄えられた電気量Ｑ'２はＱ'２＝Ｃ２Ｖ２ ＝　　 0.43　　（Ｃ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　 以上の結果から　Ｑ１＝Ｑ'１＋Ｑ'２　が　　 94　　　％の範囲で成立している。
　
　　 実験２〜４で同様の計算を行うと次の表を得る。

　 実　験
　　Ｑ１
　　Ｑ'１
　　Ｑ'２
Ｑ＝Ｑ'１＋Ｑ
Ｑ/Ｑ１ ×100％

　　 １
　　5.0
　 4.3
　0.43
　　 4.7
　　 94

　　 ２
　 4.5
　 3.9
　 0.39
　 　4.2
　　 93

　　 ３
　　3.0
　 2.6
　 0.26
　　 2.9
　　 97

　　 ４
　
　　1.5
　
　 1.3
　
　 0.13
　
　　 1.4
　
　　 93
　










　
　　 上記のデータより電気量保存が成立していることが考えられる。
６ その他の注意
７ 履歴　　　　
　 実験の考案者　　石本　昇　県立西の京高校　　　 平成１１年２月２４日実施
　 指導書作成者　　同　　上　　 　　　　　　　　　平成１１年２月２４日作成
　 手引き作成者　　同　　上　　　　　　　　　　　 平成１１年２月２４日作成
　
　
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