Question

lim-cat

コンデンサーに入ったばかりであんまりイメージがつかめていません。(2)Qが変化しない理由はなんですか？(3)は何故Qが変化するのですか？(2)、(3)の図が何を表しているかも分かりません。教えてください。

誘電率を
3
E
求め。
0.0+0.8
コンデンサーに蓄えられる静電エネルギー 電気容量が
4.0μFのコンデンサーを電圧が 5.0V の電池につないで
充電した。
(1) コンデンサーに蓄えられる電気量は何Cか。 また,
静電エネルギーは何か。
(2) 右図のように, コンデンサーを電池から切りはなして
から極板の間隔を2倍に広げた。コンデンサーに蓄え
られるエネルギーは何Jになったか。
(3) 右図のように,(2), 電池を切りはなさずに極板の間
隔を2倍に広げた。 コンデンサーに蓄えられるエネル
ギーは何Jになったか。
ニンサーの接続 電気容量がいばねる
1,3,4
(2)
(3)
25

位は
それ
Er = Co 2.0×10 -
(1) 求める電気量を Q[C] とすると,Q=CV より
Q=4.0×106×5.0=2.0×10-[C]
求めるエネルギーU[J]はU-12cmより。
U=1x4.0×106×5.02=5.0×10 [J]
が誘電体で満たさ
れている場合
C&C
= 8,80
C: 極板間が誘電体で満
たされているときの
電気容量
誘電体の比誘電率
(2)平行板コンデンサーの
極板間には一様な電界が生
V
(2) 極板の間隔を2倍に広げると, コンデンサーの電気容量は半じているので,E=-の
に蓄えられている電気量 Q は変化しない。 求めるエネルギー
分になる。また, 充電後に電池を切り離しても,コンデンサー
U [J] は, U=-
U' =
Q2
より、
2C
=1.0×10^{}
10-6
(4.0×10 - 6×5.0)2
2×(1/2×4.0×10 -6)
bela/
係が成り立つ。
4 コンデンサーに蓄えら
れるエネルギー(静電エネ
ルギー)
U=1QV=CV
CV2=
2C
「別解
U=-
2C
でCが1/2倍になったから、エネル
U: コンデンサーの静電
エネルギー
ギーは(1)の2倍になる。
Qより、が不変でC;
(3)電池を接続したまま極板の間隔を広げた場合は,電位差 V
が変わらず 5.0Vのままである。 電気容量 Cは半分になった
から、求めるエネルギー U"[J]は,U=1/2CV2より
U"
=1/2x/121x4.0×100×5
-×4.0×10 -6 x5.02=2.5×10-[J]
別解
U==CV2 より Vが不変でCが一倍になったから、エ
2
Q:コンデンサーが蓄え
た電気量
V: 極板間の電位差
C: 電気容量
電気量Q
は=1/2CV.
電圧Vが変化しないとき
が変化しないときは
U= を使うとよい。
2C
ネルギーは(1)の一倍になる。
1
2
18130109
25 コンデンサー 179

Answer 1

ととろ

(2)電源が切り離されると「回」「路」にならないので電流が流れることができない→電荷は変化しない→Qは一定
(3)電源が繋がっているので「回路」に電流が流れる、電圧V＝一定なので Q/C=V =一定 → Cが変化すればQは反比例して変化する