高校物理の電磁気です！ 解き方にSが使ってあるのですがそこがよく分かりせん 解き方をおしえてください！！

31* 長方形の極板(一辺の長さりからなる電気容量 C, 間隔dのコンデンサーがある。これに,厚さ 1/2d の次の板をxまで入れたときの容量を求めよ。 (1) 導体板 (2)比誘電率3の誘電体板 d x

（2）についてです。コンデンサーの電気量を考える時によく符号に迷ってしまいます。 この問題で考えた時、電気量の符号が画像2枚目のようになるのはどう考えたら分かるのでしょうか？

2 コンデンサー C1, C2, C3 と起電力 30Vの電池, ス イッチ S1 S2からなる図のような回路がある。 電気 容量は C1 = 1.0 μF,C2= 2.0μF, C3=3.0μFである。 (1) まず, S を閉じ、 十分時間がたった。 このとき, C に蓄えられる電気量 Q1 [C] を求めよ。 C1 C3 S1 C2 (2) 続いて, S を開いてから S2 を閉じ, 十分時間が たった。 C2 に蓄えられる電気量 Q2[C] を求めよ。 30 V S2 (3) 最後に, S2 を開いてから S を閉じ, 十分時間がたった。 C, に蓄えられる電気量 Q1' [C] を求めよ。

（2）についてです。コンデンサーの電気量を考える時によく符号に迷ってしまいます。 この問題で考えた時、電気量の符号が画像2枚目のようになるのはどう考えたら分かるのでしょうか？

2 コンデンサー C, C2, C3 と起電力 30Vの電池,ス イッチ S1 S2 からなる図のような回路がある。 電気 容量は C1 = 1.0 μF, C2= 2.0 μF, C3 = 3.0 μF である。 (1) まず, S を閉じ、 十分時間がたった。 このとき, C に蓄えられる電気量 Q1 [C] を求めよ。 C₁ C3 S2 S₁ C2 (2) 続いて, S を開いてから S を閉じ, 十分時間が たった。 C2に蓄えられる電気量 Q2 [C] を求めよ。 30 V (3) 最後に, S2 を開いてから S を閉じ, 十分時間がたった。 C1 に蓄えられる電気量 Q1' [C] を求めよ。

(6)の静電気力の方向がどう考えてるのか全然分かりません、、( ඉ-ඉ )

ちよい)は (近畿大 + 防衛大 109 極板 A, B からなるコンデンサーがあり、 電荷 Q[C]が充電されている。 極板は一辺の長 さが1〔m〕の正方形で,極板間隔は d [m] であ る。極板間は真空で,電場 (電界) は一様とし, 真空の誘電率をε〔F/m〕とする。 A B +Q' -Q 図1 A,B 間に,図2のように誘電体を挿入する。 誘電体は一辺l [m] の正方形で, 厚さd[m], 比誘電率 c である。 誘電体をx 〔m〕だけ挿入し たとき, 誘電体部分の電気容量は1 (1 [F] であり, 真空部分の電気容量は(2)〔F]だ から,全体での電気容量は(3) 〔F〕 となる。 +Q A x B d -Q 図2

(2)の(ハ)が分かりません😢 ⬇️それまでの問題の解答 (1)(イ)CV (ロ)1/2CV (ハ)CV² (ニ)1/2CV² (2)(イ)1/3CV (ロ)1/3CV

「起電力が V で内部抵抗の無視できる電池 E, 抵抗 R1, Rs, スイッチ St, S2 およびそれぞれ 電気容量 C2C の平行板空気コンデンサーC (極板A, B), C2を図のようにつないだ回路があ る。空気の比誘電率を1とし,板板の端における電場の乱れは無視できるものとして、次の間に 答えよ。ただし、初めに S., S, は開いており, C, C には電荷はないものとする。 (1) S, のみを閉じてから十分に時間がたつまでの間について,次の量を求めよ。 (イ) R」 を通った電気量 (ロ) C1に蓄えられた静電エネルギー (二) R, で発生したジュール熱 (ハ) 電池Eがした仕事 (2)次にS, を開き, S2を閉じて十分に時間がたったとき, 次の量を求めよ。 (イ) AB間の電圧 (ロ) Bに蓄えられている電気量 (この間にR2 で発生したジュール熱 (3)次いでS2を開き, 比誘電率が, で厚さがABの間隔に等しい誘電体板を C の極板間に 完全に入れると, AB間の電圧はいくらになるか。 E R2 A R₁ B S₁

物理 コンデンサー ＋C3V4が島に含まれないのはどうしてですか？

5 120V5 +C1V5 "S₁ 5+ + ・C1V5 ｢島孤立して 取り残さ |れる C₁ S2 +C2V6 + + C3V4 C2 V6 -C2V6 C3 -C3V4A Q S 図 19-6 6

独立部分の電気量が保存されるのは分かりますし、 合成容量の式も使えないのも分かります ですがどうして直列回路の電気量は同じになるのに、 この場合は同じではないのでしょうか。 あらかじめ充電されているからですか？

例題 114 30Vに充電された2つのコンデンサー C, (10μF)とC2(20μF), 起電力 90Vの電池およ びスイッチSからなる回路がある。 スイッチS を閉じて十分に時間がたった後, C および C2 に蓄えられる電気量と電位差をそれぞれ求めよ。 30 V + 30V S 90 V 解 電気量保存 +300μC-300μC: + 10V-10V HI +600μC 600μC THE +20V220V2 90 V Sを閉じた後の C と C2 の電位差を V, V2 とする。 図の破線で囲まれた 部分は外部から孤立しているので, Sを閉じて全体の状態が変化しても、青 気量は一定である (電気量保存)。 したがって -300+600= -10V1 +20V2 ...① ただし, 単位はμCである。 また, Sを閉じることにより電池の起電力 90Vは C, と C2 のコンデンサー全体にかかるので 90= V1 + V2 式①②より V1=50[V] V2=40[V] ...② また,C,に蓄えられる電気量はQ=C,V,=500[μC] C2に蓄えられる電気量は Q2=C2V2=800 [μC] なお、このようにコンデンサーが初めに充電されているときは、直列接続の 公式が使えないことに注意したい。 ココが ポイント 孤立した部分では電気量は保存される。

④について ④について、C3V4は含めずに電気量保存の式を立てたのですが、これはどうしてダメなのでしょうか？ -C1V1と+C2V3の部分だけで「島」になると思いました

出題パターン 64/コンデンサー回路 に接続する。 次の順序で St, S2 を開閉 するとき, 各段階におけるPS間の電位 差は何Vになるか。 サーC1. C2 C3を, スイッチS1, S2とともに, 図のように 15Vの電池 E 電気容量がそれぞれ 1.0F 2.0F, 3.0Fの充電されていないコンデン C1 P S₁ S2 TE C2= 肉のAT C3÷ (1)S, を閉じる。 (2) S1 を開き, S2を閉じる。 S (3) S2を開き, S, を閉じる。

Wacって 緑で合ってますか？

の公式より、T=2 m √ ka • TB =1倍 T=√2k-1 10% TA VRD =2 となる。 ka 7B とすると, ばね振り子の周期 T=221 2m である。以上より, の答 2 電体は正者 西原休日は漁電西なので、いずれも 4C につくる電場の向きはAからBの向きである。AとBの電気 量の大きさQが等しく, AOBOの距離もRで等しい。 した って, AとBがそれぞれ点0につくる電場の強さ Ex, Eaは 等しく, 点電荷による電場の公式より,Ex=E kQ R2 となる。 以上より, AとBが点0につくる電場は,それぞれの電場を合 成して, AからBの向きへ強さ 2kQとなる。 R2 ばね振り子の周 T-2 また,一様な電場から A には左向きに, B には右向きに静電気 力がはたらくことになる。 よって, 一様な電場をかけた直後、リ ングは反時計回りに回転しはじめた。 +Q 一様な電場から 受ける静電気力 +Q リング A 回転をはじめる方向 T: ばね定 質量 点電荷によ 電気量 いる点の電 E=k R: 電場の 遠ざかる く向き。 EA EB 一様な電場 B. B Q -Q 一様な電場から 6 受ける静電気力 2の答 ① 3の答③ 問3 過程1から過程3の状態変化を圧力と体積の関係を表すグラ フに書き換えると,次図のようになる。 状態AとBは同じ温度 なので,それらの温度で決まる等温曲線上にあり,状態CとD も同じ温度なので、それらの温度で決まる等温曲線上にある。 こ こで,圧力と体積の関係を表すグラフの面積は,気体が外部にし た仕事の大きさを表す。 したがって, 気体が外部にする仕事の大 小関係は,グラフの面積を比較すればよい。 次図より,それぞれ の過程で気体が外部にする仕事の大小関係は, Wac<WAB<WAD - 103 -

【コンデンサーの繋ぎ変え問題】 操作1の時にC1の左側にマイナスが溜まるのはわかるのですが操作2で写真二枚目のように繋いだ時に左側にマイナスが溜まるのかわかりません。電池の正極についているので時間が経てばプラスの電荷が貯まりませんか?

問題 93 電気量保存の法則 ② 次の文中の空欄にあてはまる式を記せ。 図のように、電圧V 〔V〕の電池 E1 と E2, 電 物理 C1 C2 S2 S b1 気容量 C(F)のコンデンサー と C2, および スイッチS1とS2を接続する。 はじめ, スイ ッチは開いた状態であり, コンデンサーは電 荷を蓄えていないものとして,次の操作 I か らⅢを順に行う。 L b2 Ja E1- -E2 操作 I スイッチS1 を a1, スイッチ S2を2に順に接続した。 コンデンサー Cの右側の極板に蓄えられる電荷は,Q=(I) 〔C〕 である。 操作 Ⅱ スイッチS を b, スイッチS2をb2に順に接続した。 このとき, コ ンデンサー C1の右側の極板および, C2 の左側の極板に蓄えられている電 荷をそれぞれQ1 Q2 とすると, Q=Q1+Q2 である。 一方, キルヒホッ フの第二法則より,VをQ1 Q2, Cで表すと, V = (2) (V) である。 Q1, Q2 を C, Vを用いて表すと, Q1= (3) 〔C), Q2 = (4) 〔C) である。 操作Ⅲ スイッチSをa,スイッチS2をa2に順に接続したあと,スイッチ S1をb1, スイッチS2をb2に順に接続した。 コンデンサー C1の右側の極板 に蓄えられている電荷をC,Vを用いて表すと, (5) 〔C) であり,コン NO デンサーC2の左側の極板に蓄えられている電荷を C, Vを用いて表すと, (6) 〔C)である。 愛媛大〉