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物理 高校生

習っていないので分かりません。 教えてください!

7 [平行板コンデンサーへの誘電体挿入 比誘電率が 1 の空間中に, 一辺の長さがの正 方形の極板をもつ電気容量C の平行板コンデンサー がある。図のように, 比誘電率が 6 で一辺の長さ がとの正方形の断面をもち, 厚みが極板問隔と等 しい誘電体を このコンデンサーの極板間に挿入 する。 [A] 極板間の電位差をに保ったまま誘電体を挿入するとき, 以下の問いに答えよ。 (1) 誘電体を*ヶだけ挿入したときのコンデンサーの電気容量はいくらか。 (2) さらに誘電体を 4*々だけ挿入したときの極板上の電荷の変化量はいくらか。 (⑬) 前問の場合のコンデンサーの静電エネルギーの変化はいくらか。 (④ この静電エネルギーの変化は, 誘電体を挿入するためにした仕事のためであると して, 誘電体を 4x だけ挿入するのに外から加えた力の大きさと向きを答えよ。 [B] 極板問の電位差がになるように充電した後, 充電に用いた電源を取り外した。 の後, 誘電体を挿入する場合について以下の問いに答えよ。 (1) 誘電体をャだけ挿入したときの極板問の電位差はいくらか。 (2) 前問の場合の静電エネルギーはいくらか。 (③ 誘電体を*ャだけ挿入したときを考える。以下の 2 つの状態に対する静電エネルギ ーの差はそれぞれいく らか。 (ア) 挿入前(ニー0) (イ) 完全に挿入した状態 (々ニア) (4) 挿入時に, 誘電体がコンデンサーから受ける力の向きを答えよ。 ヒント| [Al 電位差をレに保ったまま誘電体を挿入 電源をつないだまま誘電体を挿 入 この場合, 外力のする仕事に加えて電源も仕事をし, それらの仕事の 和の分だけ静電エネルギーが座化する。 ( ル二5を 54* 54* 随割 [A] Q① ァ C の②⑦ 7 ③) 5 3 ④ CP* 誘電体を挿入する向きと逆向き の の (B] ①⑪ 2 Zrsyのの 92 2 5(アータ) 2ア十 2 (12 12(ア5*) 22 (4) コンデンサーに引きとまれる向き ⑬ ⑦)

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物理 高校生

教えてください!!

|5]08静電気力がする仕事 真空中で, 鉛直上向きに直交座標系の z 軸をとる。ヶ軸の正 の向きに強さ [N/C] の一様な電場が加えられている。この電 場中において, 質量が [kg] で正の電荷 の[C] をもつ荷電粒子 を考える。 重力加速度の大きさを 9[m/s2] として, 次の間い (2 1) 図1のように, *軸とッ軸上の原点O からZ[m] の距離に ある点を, それぞれP, Q とする。原点 O の電位を0Vと して, 点Pと点 Q の電位をそれぞれ求めよ。 (②) 1 に示された円弧 PQ 上にある点を R とする。OR が*軸となす角は 9 [rad] である。直線 OR にそって荷 電粒子を点 O から点 R まで移動したとき, 静電気力が した仕事を求めよ。 (3) 荷電粒子を, 図 1 のように円周にそって点 R から点P まで移動した。このとき, 静電気がした仕事を求めよ。 (④) < 軸上の高さ ん[m] の点A から, 荷電粒子を静かには 図2 なした。図 2 のように, 粒子は静電気力と重力を受けて *z 平面内を直線運動 し, 軸 上の点 B を通過した。 (a) 粒子をはなしてから点 Bに達するまでに要する時間を求めよ。 (b) OB間の距離はいくらか。 (c) 粒子が点 Bを通過したときの運動エネルギーを求めよ。 解習 (1) 点P:一EZ[V) 点Q:O0V ⑫ gg2cos9[J] ⑬③ ggZ1-cos9)[J] 2 9 _9を い2 ののo /今mg @ 飼古 e ziる |

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