2014年度 電験3種 上期 - 理論 - 問11 電験3種 配点 5

図のように、直流電圧 \(E\) [V] の電源が2個、\(R\) [\(\Omega\)] の抵抗が2個、静電容量 \(C\) [F] のコンデンサ、スイッチ \(S_1\) と \(S_2\) からなる回路がある。スイッチ \(S_1\) と \(S_2\) の初期状態は、共に開いているものとする。電源の内部インピーダンスは零とする。時刻 \(t=t_1\) [s] でスイッチ \(S_1\) を閉じ、その後、時定数 \(CR\) [s] に比べて十分に時間が経過した時刻 \(t=t_2\) [s] でスイッチ \(S_1\) を開き、スイッチ \(S_2\) を閉じる。このとき、コンデンサの端子電圧 \(v\) [V] の波形を示す図として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、コンデンサの初期電荷は零とする。 [回路構成] 左ループ：電源 \(E\) (正極上)、スイッチ \(S_1\)、抵抗 \(R\)、コンデンサ \(C\) (中央) 右ループ：コンデンサ \(C\)、スイッチ \(S_2\)、抵抗 \(R\)、電源 \(E\) (正極下、負極上) ※右側電源の向きに注意。図では長い棒が下側に描かれている（通常の電池記号と逆、あるいは下側が正）。ただし、問題文には「直流電圧E」とあり、図記号の長い線がプラスである。図を見ると、左の電源は上がプラス。右の電源は下がプラス（長い線が下）である。

• (1)

  

  \(t_1\)で \(E\) に上昇、\(t_2\)で \(2E\) に上昇
• (2)

  

  \(t_1\)で \(E\) に上昇、\(t_2\)で \(E\) のまま
• (3)

  

  \(t_1\)で \(E\) に上昇、\(t_2\)で \(0\) に下降
• (4)

  

  \(t_1\)で \(E\) に上昇、\(t_2\)で \(-E\) に下降（指数関数的変化）
• (5)

  

  \(t_1\)で \(E\) に上昇、\(t_2\)で \(-2E\) に下降