第三種電気主任技術者試験 静電気と電磁気 練習問題 第4問: 静電容量 2 μF のコンデンサ A を直流 100 V で充電した後、電源から切り離した。これを、電荷を蓄えていない静電容量 3 μF のコンデンサ B と並

「6 mJ」が正しいです。つなぐ前の電荷は Q = CV = 2×10⁻⁶ × 100 = 200 μC です。

並列につなぐと電荷の合計は保存され、合成静電容量は 2 + 3 = 5 μF なので、共通の電圧は 200 μC/5 μF = 40 V です。静電エネルギー W = CV²/2 で比べると、つなぐ前は 0.5 × 2×10⁻⁶ × 100² = 10 mJ、つないだ後は 0.5 × 5×10⁻⁶ × 40² = 4 mJ で、減少量は 10 − 4 = 6 mJ です。

失われた分は、電荷が移るときに導線の抵抗などで熱として出ていきます。「10 mJ」はつなぐ前の値、「4 mJ」はつないだ後の値です。

「2.4 mJ」は B に移ったエネルギー 0.5 × 3×10⁻⁶ × 40² です。「0 mJ」は電荷と同じくエネルギーも保存されると誤っています。

保存されるのは電荷であって、静電エネルギーではない点に注意しましょう。