2012年度 理論 問1

正解は(3)です。
スイッチを閉じると、2つのコンデンサは並列接続となる。

図1の場合（並列接続・極性一致）:
$C_1$と$C_2$の上側の極板同士、下側の極板同士が接続される。図より、両方とも上側が「＋」極性であるため、電荷は単純に加算される。
合計電荷 $Q_1 = 2 + 4 = 6$ [μC]
合成静電容量 $C_{sum} = 4 + 2 = 6$ [μF]
並列後の電圧 $V_1 = \dfrac{Q_1}{C_{sum}} = \dfrac{6}{6} = 1$ [V]

図2の場合（並列接続・極性逆）:
$C_1$の上側は「＋」、$C_2$の上側は「－」である。スイッチを閉じると異極性同士が接続されるため、電荷は相殺される。
合計電荷 $Q_2 = |2 - 4| = 2$ [μC]
合成静電容量 $C_{sum} = 6$ [μF]
並列後の電圧 $V_2 = \dfrac{Q_2}{C_{sum}} = \dfrac{2}{6} = \dfrac{1}{3}$ [V]

電圧比:
$\left|\dfrac{V_1}{V_2}\right| = \dfrac{1}{1/3} = 3$
以上より、選択肢(3)が正解です。