静電容量2μF・最高使用電圧600Vのコンデンサと、静電容量4μF・最高使用電圧400Vのコンデンサとを直列に接続した。この直列回路の両端に加えることができる直流電圧の最大値として、適当なものはどれか。ただし、コンデンサの漏れ電流は無視するものとする。
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解答正解 2
直列接続では両コンデンサに共通の電荷Qが蓄えられる。各コンデンサが最高使用電圧に達するときの電荷は、2μF側がQ1＝2×10⁻⁶×600＝1 200μC、4μF側がQ2＝4×10⁻⁶×400＝1 600μC であり、先に限界に達するのは小さい方の1 200μCである。このときの分担電圧は2μF側が600V、4μF側が1 200μC÷4μF＝300Vとなり、合計900Vが加えられる最大値となる。直列では静電容量が小さいコンデンサほど分担電圧が大きくなるため、最高使用電圧の単純な和（1 000V）としないことが要点である。
選択肢ごとの判定
1最高使用電圧の低い方の値をそのまま答えた誤り。2μF側はまだ600Vまで余裕があるため、600Vは回路全体の限界ではない。
2正しい。限界となる電荷1 200μCから分担電圧600V＋300V＝900Vが求まる。
3各コンデンサの最高使用電圧600V＋400Vを単純に足した誤り。直列では電圧が静電容量の逆比で分配されるため、この配分にはならない。
44μF側の限界電荷1 600μCを基準とした誤り。この場合2μF側の分担電圧が800Vとなり、最高使用電圧600Vを超えてしまう。