至急！(3)が分かりません。解説お願いします！

386 平行板コンデンサーの電場と静電エネルギー■ 図 のように極板面積S, 極板間隔dの平行板コンデンサーが電 圧Vの電池にスイッチを介して接続されている。極板間は 真空であり, 真空の誘電率を so とする。 初めの状態は,スイ ッチが閉じて十分時間が経過している。 v スイッチ (1)スイッチを閉じた状態で極板の間隔を3倍にすると,極板間の電場の強さは初めの 状態の何倍になるか。 (2) (1)のとき, コンデンサーに蓄えられる静電エネルギーは初めの状態の何倍になるか。 (3) 初めの状態にもどしてスイッチを開き, その後極板の間隔を3倍にした。 極板間の 電場の強さは,初めの状態の何倍になるか。 (4) (3)のとき, コンデンサーに蓄えられる静電エネルギーは初めの状態の何倍になるか。 [18 東京電機大 ] 例題1

この(2)のときのイメージが分からず、どうしてbの向きに行くのか分かりません、距離を離したら電流の向きが逆になるのは何故ですか？+→-という向きは一定ではなく、なんの影響で逆になるんですか？

思考 456.電気量の変化 図のように、 極板の間隔がdで, 電気 容量が 3.0×10Fの平行板コンデンサーに, 10Vの電池 を接続する。木は検流計である。 次の各問に答えよ。 (1) コンデンサーにたくわえられる電荷はいくらか。 (2) 電池を接続したまま極板の間隔を3dに広げた。こ のとき, 検流計を何Cの正電荷がどちら向きに移動する か。向きは図の a, b の記号を用いて答えよ。 知識 b 101 a -10V d 3.0 × 10-F 例題61

(2)の流れる電流の向きが②と判断できる意味がわかりません。 解説にはコンデンサーに蓄えられる電気量が減少したからと書かれていて、減少しているのはわかるのですがそこから判断するプロセスを教えて欲しいです。お願いします。

377 平行板コンデンサー■図のように,極板 A, B を もつ電気容量 6.0μF の平行板コンデンサーが起電力 15Vの 電池につながれている。 P ① 15V A (1) コンデンサーに蓄えられている電気量 Q [C] を求めよ。 (2) 電池をつないだまま, 極板の間隔を3倍に広げたとき, 6.0μF B △ 点Pに電流が流れた。この電流の向きは①か②のどちら かまた,このとき点Pを通過した電気量の大きさは何Cか。 例題 72

(2)の解説お願いします。

132 356 電気容量 ② 極板間が空気で満たされた電気容量 3.0μF S の平行板コンデンサーと電圧 10V の電池を右図のようにつ ないだ。 Sはスイッチである。 10V (1) スイッチを閉じて十分時間が経過した (状態1)。 コン デンサーに蓄えられる電気量はいくらか。 また, 静電エ ネルギーはいくらか。 3.0μF| (2)次に, スイッチを閉じたままコンデンサーの極板間隔を3倍にした (状態2)。 (2)の操作の間に電池を通過する自由電子の向きは, アカイのどちらか。 また, 通 過した電気量の大きさはいくらか。 (3) 状態1に戻してから, スイッチを開き、 今度はコンデンサーの極板間を比誘電率 7.0 の誘電体で満たした。 極板間の電位差はいくらになったか。 ただし, 空気の 比誘電率は1.0 とする。

(5)で電荷の移動する方向を求める問題なのですが、コンデンサーBの方が容量が大きい為BからAに移動すると思ったのですがなぜAからBに移動するのか教えて頂きたいです。お願いします🙇‍♀️

練習問題 157. 問いに答えよ. 図1のように極板面積 S, 間隔 4d の平行板コンデンサーA,Bがある. 真空の誘電率を eo として以下の (コンデンサー・導体の挿入・合成容量) (1) コンデンサーAの容量 CA を eo, S, d を用いて表せ. (2)導体板がない状態で,電圧 V の電池でコンデンサーA,Bを別々に充電し、十分時間が経った後,電 池を取り除いた. コンデンサーA に蓄えられた電荷 QAはいくらか. (3) コンデンサー B に極板と同形で厚さ2dの導体板を図1の位置に挿入した.このとき, コンデンサー Bの容量 CB を表す式を記せ. (4) コンデンサーA内の電位分布は下の極板からの距離をæとすると図2のように表される.コンデン サーB内の電位分布を図2中に示せ. (5) A,Bのコンデンサーの同じ極性どうしを接続すると電荷はどちらからどちらに移動するか. (5)の状態のまま十分時間が経ったとき,コンデンサーの電圧はいくらか. d Vo 4d 導体板 2 d d コンデンサーA コンデンサーB 図1 ( E V = = 805 Q GOS Q:CK 80 S · 4= 4d (2) Q=Co (3) 4d 905 Vo 4a V: @x2d S Q:CV 805 CK CB = 2d" +++5 x 2d 4d 図2 (5) AB ④ 正電荷 日負荷 (6) 同じ極性つまり並列につなぐ V= CA QB CB Qn'+QB'=2QA QA = V CA QB VCB V(CA+CB):2QA v ( 205 +2805): 22k 4d+48d ※QAQである V (145) .263 Vo 49 V = Vo 品 へいれつ こしは同じ!!

アイが分かりません。自分でやったらQ1＝ε0(1-x)sv/dになりました…

(3) コンデンサーに蓄えられたエネルギーの変化に着目すると, コンデンサー内部にどのよう な力がはたらいているかを類推できる。 図1の極板間の空間にすっぽりと収まる比誘電率 er(>1)の誘電体を用意し, コンデンサーを充電して電気量Q を蓄えてからスイッチを開 いて図2のように誘電体の一部を極板間に挿入した。 このとき,極板面積Sのx倍 (0<x<1)の部分が誘電体でみたされていた。 (1-x) SxS d 誘電体 図2 平行板コンデンサーへの誘電体の挿入 Q₁ = 図2のコンデンサーは図3の2つのコンデンサーを並列接続したものと見なすことができ る。このとき、2つのコンデンサーに蓄えられた電気量をそれぞれ Q] [C], Q2 〔C〕 とすると, Q1 + Q2 = Q である。 極板間の電位差が等しくなることから, ア 1 (er - 1)x + 1 d × Q. Q2 X Q となり、2つのコンデンサーに蓄えられた静電エネルギーの和は次の式で与えられる。 Q² d 280 S + Q1 × - 4 +Q2 -Q1 -Q2 図3 2つのコンデンサー 問9 誘電体を挿入するとき, コンデンサーから誘電体にどのような向きの力がはたらくか, エネルギーに着目して簡潔に述べよ。

この画像のvの上に線引いてるやつはどういう意味なんでしょう？

2 抵抗によりジュール熱っとして消費された 1 V= xd より電気容量は線となる & S 3 (d+ad) Q² 280S F Fo 5 0 6 2&S コンデンサーに蓄えられた電気量の一部を電 のってる電位に逆らって運ぶ仕事に使われ ア & ST d+ad & ST² 2 (d+Ad) Erk 18r-1)x+1 do コンデンサーが仕事をして静電エネルギー イ 1-X (Er-1)2 +

問2が分かりません。1枚目の画像のように計算したんですが、計算が合わないです。c＝ε0s/dになってるんですかね？ 解説お願いいたします！ 答えは線引いてるやつです。

C + c = c ₁ C₁²C+ CACB (CACA) G C +48 in C₁ 250 25 ² / B²E₂ G der E 45² 1² (25+25) & €²45² √25% (Ex+1) 4225 d. (Erti) 2 C (a₁ +1) S C = Ev & J Q = 2CV (Ert.1)

(2)で質問です。 イプシロンやSが書かれていない時はそのままdの変化で考えて大丈夫なのですか？

発展例題38 極板間にはたらく力 電気容量 C,極板間隔dの平行板コンデンサーがある。両極板 ⊿x には,±Q の電荷がたくわえられている。 極板間の電場は一様で あるとして,次の各問に答えよ。 +Q -Q (1) コンデンサーがたくわえている静電エネルギーを求めよ。 √(2) 極板間の距離をゆっくりと 4x引きはなしたときの静電エネルギーを求めよ。 V (3) 極板間にはたらく引力の大きさを求めよ。 指針 極板を引きはなす仕事の分だけ,コ ンデンサーの静電エネルギーは増加する。 また, 引きはなす力と極板間の引力の大きさは等しい。 解説 (1) 静電エネルギーをUとして, U= = 2C (2) 極板を引きはなした後の電気容量をCとす る。 電気容量は, 極板間隔に反比例するので、 C'= d+4x -Cとなる。 求める静電エネルギー U'は, U'= 2C' = Q°(d+4x) 2Cd ■発展問題 473 d (3) 極板を引きはなす力の大きさをFとする。 この力がする仕事 F⊿x は, 静電エネルギーの 増加分 U'-Uに等しい。 F4x=U'-U=Q24x F= Q² 2Cd 2Cd 極板間の引力の大きさは,極板を引きはなす ときに加える力の大きさFと等しい。 (1) (注) 真空の誘電率を so, 極板の面積をSとする。 C = S/d から,Cd=Sであり、力の大きさ Q2/(2Cd) はQ2/(2S) と表される。 Q, S, E は極板間隔が変化しても一定であるから,極板 間の引力は一定となる。

2枚目の問3の解答に「十分時間が経過したあと、両方のコンデンサーの極板間の電圧は1/3Vとなる」とあるのですが、1/3Vってどうやって出したのでしょうか？

A C,は極板面積S,極板間隔dの平行板コンデンサーであり,極板間には何も 入っておらず真空である。 C2はC, と同じ極板面積と極板間隔であるが,極板間 に比誘電率2の誘電体がはさまれている。 このコンデンサー C1, C2 と抵抗値R の電気抵抗R,起電力Vの電池, およびスイッチ St, S2 を使って図1のような 回路をつくった。 はじめ、スイッチ S, S2 は開かれており, コンデンサー C, C2 に電荷は蓄えられていない。 真空の誘電率をco とする。 S2 S1 ① & SV d 15 ④ EodV S2 Ha CF... 問1 スイッチ S を閉じて十分に時間が経過したとき, C に蓄えられる電気量Q として正しいものを,次の ①~⑥のうちから選べ。 Q 1 (5) 図 1 EodV Eo SV² 2d SIE C₁ = a 80 す 80 SV Q = d 20 物理 13 R Oc (3 ⑥ Eo SV de Eod V2 2S