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Physics Senior High

【基本例題74】(ウ)です どうして(2/d-x)となるのでしょうか??

+371,373,374 基本例題 74 金属板を挿入したコンデンサー 極板間の距離d [m], 電気容量C [F] の平行板コンデンサーを起電力 V〔V〕 の電 池につないだ。このとき,極板間の電場の強さはア 〔V/m〕 である。次に,極 板と同じ面積で厚さ14/〔m〕の金属板を両極板間に平行に入れる。この場合,金属 板内の電場の強さはイ [V/m〕 極板と金属板間の電場の強さはウ となり, コンデンサーの電気容量はエ〔F〕 となる。 指針 図2のように, 金属板と上の極板との距離をxと S すると,Ci=2,C2=E7 となる。 x 金属板を入れたときの電気容量 C' は, C と C2 とを直列に接続したときの合成容量と同じになる。 [注] 極板間に金属板を入れる場合, 金属板を一方の極 板に接するように入れ, 極板間隔がd/2 に狭めら れたコンデンサーと考えることもできる。 解 V (7) E=1/2 [V/m)] d S (d/2)-x (イ) 金属板 (導体) 内の電場の強さは 0 求める電場の強さをE'〔V/m〕 とする。 X** d V=E'x+E' E (1/2-x) E' = 2/17(V/m)] X [V/m〕 d 図 1 V 図2 + E'- C' E'- +Q + CE JIQ +Q' + + + + +++ x d 2 Cil C 2 S よってC'=2×2=2C[F] d -x 古古 +Q' +Q' - l' (2) / 2 = 1/² + 1² = 2 + (1/2) = * = (土) (d/2)-x_ d C' C1 C2 ES ES 2&S

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Physics Senior High

コンデンサー 電位 (5)です 解説にある、 「S1,S2を開閉しても変化しない」 ということの意味が分かりません 教えて欲しいです🙏🙏

必修 基礎問 72 コンデンサーのつなぎかえ 図のように, 3個のコンデンサー C1, C2, C3, 2個の電池 E1, E2, 2個のスイッチ S1, S2からなる回路がある。 3個のコンデン サーの容量はすべてCであり, 2個の電 池の起電力はともにVであるとする。 は 162 HH ●電荷保存の法則 孤立部分の極板電 荷の和は保存される。 式の立て方の手 順は, ① 孤立部分を見つけ, 変化前の電荷 を確認する。 E₁ じめの状態では,各スイッチは開いており、各コンデンサーに蓄えられた電 荷は0 とする。 また,点Gを電位の基準 (電位0) とする。 1. スイッチ S1 を閉じた。 点Xの電位は(1) れた電荷は (2) である。 2.次に, スイッチ S」 を開き, スイッチ S2を閉じた。 点Xの電位は(3) (V) C2= Point 43 着目する極板の電荷: Q着目= C(V 着目V 相手) (0) である。 3. さらに,スイッチ S2 を開いて, スイッチ S, を閉じた。 点Xの電位は 電池 V (4) である。 4. このようなスイッチ操作を繰り返したとき, 点Xの電位は (5) に近づ く。 (上智大) 精講 ●極板電荷 コンデンサーの極板 A, B の電位をそれぞれ VA, VB, コンデンサーの電気容量をCとすると, それぞれ の極板の電荷QA,QB は右図のようになる。 すな わち,着目する一方の極板の電位を V 日, 向かいあう他方の極板の電位をV相手 QA=C(VA-VB) とすると, G コンデンサー C2 に蓄えら S2 (VA) E2- AB 接地点 ( 電位0) (V: 仮定) (VB) -QB=C(VB-VA) 「孤立部分 ② 回路の電位を調べ, わからないところは仮定する。 孤立部分のすべての極板電荷を求め, 電荷保存の式を立てる。 3 ●回路の電位 原則 (i) 接地点を定め, 電位の基準 (電位0) とする。 (i) 一つながりの導線は同電位である。 素子の両端の電位差 (i) 電池正極側は負極側より電位がVだけ高い。 Q (Ⅱ) コンデンサー: 電荷が正の極板から負の極板の向きにだけ電位が下がる。 : () 抵抗 電流の向きに RI だけ電位が下がる (電圧降下)。 着眼点 コンデンサーにつながる抵抗 (十分に時間が経過した場合) 電流 は 0抵抗の両端は同電位 (1),(2) コンデンサー C1, C2は直列で,電 1/12cv-/12/cr 解説 気容量が等しいので,C1, C2 の電圧は 11 となる。 よって, 点Xの電位は, C2 の電圧と等し いから, 2=1/12/1 U₁² よって, 2 の電気量 Q2 Q2=(1/2)=1/2CV (3) 点Xの電位をV」 とすると, コンデンサー C2, C3のX側 の極板電荷の和が保存されることより, 11 0+12CV=C(Vi-V)+CV よって, Vi=201 (4) スイッチ S1 を閉じる前, コンデンサーCのX側の極 板電荷は12CV, C2のX側の極板電荷は 12 CV である。 よって、点Xの電位を2 とすると, 電荷保存の法則より、 -1/12CV+242CV=C(u2-V) + Cu 5 8 (5) スイッチ S1, S2 を開閉しても変化しないことから, S1, よって, u2= V S2を同時に閉じた場合と同じ状態になる。 点Xの電位を V とすると,電荷保存の法則より、 0=C(V-V) +C (V-V) + CV よって、a=2 3 (1) 2/1/201 V (2) 12/2CV (3) 2 200 31 ト ¹-CV C(V-V) -C(V-V) (V) (V.) 2CV1 T-CV₁ T-i/cr -CV 2 G (0) G (0) -C(M2-V) C(M2-V) (V) (V) 2 (5) V 3 .X (u) _Cu FCM2 DE CV- G (0) CV. G(0) (V) 19. 電場 コンデンサー 163 第4章 電気と随気

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Physics Senior High

青線で囲った部分、n+1じゃなくて、nじゃないですか? 最高次の項をnだと置いているから、a(x+1)∧n-ax∧nじゃないんですか? ここがnだとどういけないんでしょう

42 重要 例題 21 等式を満たす多項式の決定 多項式 f(x) はすべての実数xについてf(x+1)f(x)=2x を満たし, f(0)=1 [一橋大] であるという。このとき, f(x) を求めよ。 指針 例えば、f(x) が2次式とわかっていれば, f(x)=ax2+bx+c とおいて進めることが できるが,この問題ではf(x) が何次式か不明である。 →f(x) は n次式であるとして, f(x)=ax+bx-1+...... (a=0, n ≧1) とおいて 進める。 f(x+1)f(x) の最高次の項はどうなるかを調べ, 右辺2x と比較するこ とで次数 n と係数 αを求める。 なお, f(x) = (定数) の場合は別に考えておく。 f(x)=1 f(x)=c (cは定数) とすると, f(0) =1から 解答 これはf(x+1)f(x)=2x を満たさないから,不適。 よって, f(x)=ax+bx-1+..... (α= 0, n ≧1)(*) とす ると f(x+1)f(x) =a(x+1)"+6(x+1)"'+......-(ax+bx-1+......) =anx-1+g(x) ただし,g(x) は多項式で,次数はn-1より小さい。 f(x+1)f(x)=2xはxについての恒等式であるから,最 高次の項を比較して ・①, n-1=1 ...... ( an=2...... ②② よって 2x+6+1=2x この等式はxについての恒等式であるから b+1=0 すなわち b=-1 したがって f(x)=x-x+1 基本15 この場合は, (*) に含ま れないため, 別に考えて いる。 ◄(x+1)" 練習 f(x) は最高次の係数が1である多項式であり 定 ④ 21 f(x2)={f(x)-ax-b}(x²-x+2) が成り立 びα bの値を求めよ。 ①から n=2 ゆえに、②から a=1 このとき, f(x)=x2+bx+c と表される。 f(0)=1から c=1 またf(x+1)f(x)=(x+1)+6(x+1)+c-(x2+bx+c)c=1としてもよいが, =2x+6+1 結果は同じ。 =x"+nC1x"-1+nC2.xn-2+... のうち、 n+1/ a(x+1)" -αx" の最高 次の項は anx-1 で, 残 りの項はn-2次以下と なる。 anxn-1と2x の次数と 係数を比較。 POINT 次数が不明の多項式は, 次と仮定して進め 係数比較法。 有効 し、常 5 基本事 12 3 2

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