3 以下の説明文を読み, その後の問いに答えなさい。(配点 25)
図1に示すように, 一辺が a(m]の正方形の導体極板1, 2, 3を平行に置く。 極板1と極板2,
および極板2と極板3の極板間隔はそれぞれ 2d [m] とする。 aはdより十分大きいとする。 また,
起電力 V.(V]の電池が図のように接続されている。 これらの極板は誘電率 Eo[F/m]の真空中に置か
れ、最初,極板は帯電していない。スイッチSWは最初は開いた状態にある。
SW を閉じて十分時間が経過した後,再び SWを開いた。 解答は a, d, Vo éoの中から必要なも
のを用いて表しなさい。 ただし, 点Eの電位を OVとする。
a
極板1
a
極板2
2d
a
SW
2d
a
極板3
V。
E
図1
問1 極板1と2の間の電気容量 Cl2[F] を求めなさい。
問2 それぞれの極板1,2, 3に帯電した電気量 Qi. Qe Qs[C] を求めなさい。 正負の符号も付
けて解答しなさい。
問3 極板1と2の間に蓄えられた静電エネルギーU12[J]を求めなさい。
問 4 極板2を極板1の方向へ距離d [m] だけゆっくり移動させた。移動後の極板2の電位 1V3[V]
を求めなさい。また, 極板1, 2, 3にそれぞれ帯電している電気量Q1, Qs Qs[C]を求めな
さい。正負の符号も付けて解答しなさい。
