今回は平成26年度 理論科目 A問題11を解説します。E電源2個・R2個・C・スイッチS₁S₂の回路で、t₁でS₁を閉じCを充電、t₂でS₁を開きS₂を閉じたときのコンデンサ電圧vの波形を選ぶ問題です。
第1段階（S₁閉）でコンデンサは0からEへ充電されます。第2段階（S₂閉）では逆向きのE電源につながるため、コンデンサ電圧はEから−Eへ反転します。時定数はどちらもRC。
出題のポイント
平成26年度 理論科目 A問題11：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 理論科目 【電気回路（過渡現象）】 平成26年度 A問題11
図のように、直流電圧E〔V〕の電源が2個、R〔Ω〕の抵抗が2個、静電容量C〔F〕のコンデンサ、スイッチS₁とS₂からなる回路がある。S₁とS₂の初期状態は共に開いている。時刻t＝t₁でS₁を閉じ、時定数CRより十分に時間が経過した時刻t＝t₂でS₁を開きS₂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。
上の図(1)〜(5)から、コンデンサ電圧vの波形として最も適切なものを一つ選べ。
ポイント解説：第1段階でC充電0→E、第2段階で逆電源によりE→−Eに反転
第1段階（S₁閉）：左のE電源がコンデンサを充電。v：0→E（τ＝RC）。
第2段階（S₂閉）：逆向きのE電源につながり、コンデンサ電圧はEから−Eへ反転（τ＝RC）。
問題の解説
STEP1 第1段階
S₁を閉じるとCが充電され、v：0→Eに指数関数的に上昇。
STEP2 第2段階
S₁開・S₂閉で逆極性のE電源につながる。vはEから−Eへ反転する。
STEP3 波形を選ぶ
「0→E上昇、その後E→−E反転」の波形は(4)です。
答え：(4)（v：0→E→−E）
💡 覚え方
2電源切り換え：第1段でC充電0→E、第2段で逆電源によりE→−Eに反転。時定数はどちらもRC。
⚠️ よくある間違い
第2段の最終値は−E（0ではない）。逆極性電源につながるため電圧が反転する。
まとめ
| 第1段 | v：0→E |
| 第2段 | v：E→−E |
| 時定数 | RC |
| 答え | (4) |
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