電磁気

RC回路の時定数で割ってしまう

問題

抵抗 R とコンデンサー C を直列につないだ回路の時定数 τ を求めよ。

ありがちな答えτ=RC

答えの単位で検算する

手順1 求めたい量の単位を確かめる

求めたいのは時間 τ。単位は s。

使える量の単位:

手順2 答えの右辺に単位を当てはめる

数字の係数(2、12、π など)は単位をもたないので無視します。

[RC] =ΩF=kg2·m4A4·s7 × 不一致
手順3 比べる

求めたい量は s なのに、答えの単位が合いません。この答えはどこかが間違っています。

どこで間違えやすいか

RL回路の τ=LR の形と混ざった。

正しい答え

正しい答えτ=RC
[RC] =Ω·F=s ○ 一致

単位が s になり、求めたい量と一致しました。

単位が合っても、答えが正しいとは限りません(係数や sin・cos の間違いは見つけられません)。ただ、単位が合わなければ必ず間違いなので、見直す場所を絞り込めます。

コンデンサーのほかのミス

コンデンサーの検算のコツ

C=QV、エネルギーは 12CV2(J)。CV は電荷(C)なのでエネルギーではありません。ε₀ の単位は Fm なので、容量 F を作るには長さを1つかける必要があります。時定数 RC は秒になります。

→ コンデンサーのミスをまとめて見る

→ 時間の単位の意味を調べる → 検算のやり方