図のように、電圧 100 [V] に充電された静電容量 \( C=300 \) [µF] のコンデンサ、インダクタンス \( L=30 \) [mH] のコイル、開いた状態のスイッチSからなる回路がある。 時刻 \( t=0 \) [s] でスイッチSを閉じてコンデンサに充電された電荷を放電すると、回路には振動電流 \( i \) [A] (図の矢印の向きを正とする)が流れる。 このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、回路の抵抗は無視できるものとする。
振動電流 \( i \) [A] の波形を示す図として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
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要点
正解は(1)。\( t=0 \) で電流は0です。コンデンサの上側がプラスに帯電しており、スイッチSを閉じると電流は矢印の方向（上から下）へ流れ出そうとします。したがって電流は正の方向に増加する正弦波形 \( i(t) = I_m \sin(\omega t) \) となります。
詳細解説
\( t=0 \) で電流は0です。コンデンサの上側がプラスに帯電しており、スイッチSを閉じると電流は矢印の方向（上から下）へ流れ出そうとします。したがって電流は正の方向に増加する正弦波形 \( i(t) = I_m \sin(\omega t) \) となります。これに該当するのは図(1)です。
特にコンデンサの問題では、接続前後で一定なのが電圧なのか電荷なのかを最初に決めることが重要です。合成容量を求めたあとに保存量との関係を確認すると、式の選び違いを防げます。
選択肢の値が近いときほど、途中で求めた共通電圧や全電荷が何を意味しているかを見直すと、最後の取り違えを減らせます。
