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

（4）のコンデンサーが2個あってそれが直列に繋がれているという考え方がわかりません。コンデンサーは2つ極板があって計算ができるのではないのでしょうか😭😭　テストが近いため至急お願いしたいですᐡ т · т ᐡ

4 d 真空中において、面積Sの2枚の極板を間隔離し て置いて, 起電力Vの電池につなぎ, スイッチSを 閉じて充電した。 真空の誘電率を とし, 極板間の 電場は一様とする。 S (1) コンデンサーの電気量, 極板間の電場の強さ, 静電エネルギーをそれぞれ求めよ。 (2) スイッチを閉じたまま, 極板間隔を2d にした。 電気量と電場の強さを求めよ。 S (3) 極板間隔をもとのdに戻し、スイッチを開いてから, 間隔を2dにした。 極板間の電圧 を求めよ。 また, 間隔を広げる際に必要な外力の仕事を求めよ。 (4) 続いて,スイッチは開いたまま, 極板間の右半分に厚さd, 比誘電率 Er の誘電体を挿 入した。 電気容量と電圧を求めよ。

物理の電磁気の交流の問題です。写真に示してある問題の中の問２の（7）の問題で、一番右の写真の解説を見たのですが、冒頭の文章から意味がわからないので教えてほしいです。

Go/ 26 問題 2024年度 前期日程 物理 名古屋工業大 II コンデンサーの原理を用いると, 非接触で電気エネルギーを伝えることができ る。ここでは、壁の両側に金属製の極板を設置して, 壁の向こう側に電気エネル ギーを伝えることを考える。 以下の問1 ~問3に答えよ。 解答に物理量を表す文字 を使用する場合は、指定された記号から必要なものを選んで使用し, それ以外の記 号を使用しないこと。 ただし, 解答が数値となる場合は,指定された記号を全く使 用しなくてもよい。 問1 まず、 図1のように, 壁の両側に極板 A, B, C, D を設置した。斜めから 見た様子を図2に示す。 壁は誘電率 e 〔F/m〕, 厚さd 〔m〕 の均一な誘電体と みなすことができる。 全ての極板は面積S〔m²〕の正方形の導体である。 極板A と極板 B, 極板Cと極板D は, それぞれ, ずれることなく向かい合っ ており,平行板コンデンサーを形成している。 それらのコンデンサーは等しい 静電容量を持ち,その値を C(F)とする。 全ての極板の一辺の長さは、壁の厚 さに比べて十分長く,極板端部の影響は無視できる。それぞれのコンデンサー は互いに影響を及ぼさないものとする。 交流電源を極板Aと極板Cの間に接続した。 交流電源の角周波数 をω[rad/s] とする。 交流電源の電圧の, 時刻 t [s] における瞬時値を V(t)= Vocos (wt) 〔V〕 とし, 実効値を V, 〔V〕 とする。 さらに,抵抗値 R [Ω] の抵抗を, 極板Bと極板Dの間に接続した。 この回 路は,静電容量がCのコンデンサー2個と、抵抗値Rの抵抗, および交流電 源を直列に接続した回路とみなすことができる。 回路に流れる電流の実効値を Ie [A] とする。 導線の抵抗は無視できる。 (1)極板 A.Bによって形成されるコンデンサーの静電容量Cを. S.d.c うち必要な記号を用いて表せ。 (2) 図1の点A, B間にかかる電圧の実効値を, Ie, w, C, R のうち必要な記 号を用いて表せ。 (3) 電流の実効値Ie, Ve, w, C, R のうち必要な記号を用いて表せ。 (4) 抵抗値Rの抵抗で消費される電力の時間平均を, Ie, w, C, Rのうち必 要な記号を用いて表せ。 名古屋工業大 V(t) ( V(t)☹ 極板 A d 点 A 壁 極板 B 点 B 極板 C 図1 極板 D 極板 A 極板 B (壁の裏側) 壁 極板 C 図2 `極板D ( 壁の裏側) 問題 27 2024年度 問2 図1の回路に加えて, インダクタンスがL [H] のコイル2個を図3のよう に接続した。 交流電源の角周波数において, 静電容量 Cに対応するリアク タンス(容量リアクタンス)をXc[Ω] インダクタンスLに対応するリアクタ ンス (誘導リアクタンス)を XL [Ω] とする。 前期日程

1つ前の質問の続きです。ワの回答は右上ら辺のところにあります。回答よろしくお願いしますm(_ _)m

gE₁ V₁₁ = k であることがわかる。 +z方向に磁束密度の大きさBの磁場を加えたとき,電子B が受けるローレンツ力は,{y軸の正} [ニの答〕の向きに大き さ qu, B 〔ハの答〕 である(図2)。 このローレンツ力によって, 電子が面{J} 〔ホの答〕 に集まる。 その結果, 面Jが負, 面 D が正に帯電し,D→Jの向きに電場Eができる。 定常状態では、この電場による 力 QE2とローレンツ力がつりあうから, すなわち 〔ロの答 ていく εS L ②は,極板の間隔がL-vet, 帯電量が Q + α2 で,その容量は = -C C2=I-vnt L-v₂t である。 qu₂B 極板 a' と h' の電荷の和は一定で -9 図2 [ヲの答〕 (Q-qì) + (−Q-q2)=-91-92 = -qN 1 + 2 = gN 0 = quBqE2 ∴. E2=vB 〔への答〕 である。 このときのDJ間の電圧は V₁ = が成り立つ。一方, コンデンサー ①の電圧は Q-91= Q-91 v2t C₁ C L 〔ワの答〕 U= Ezw= vBw ・①･･････ 〔トの答〕 であり, コンデンサー②の電圧は は となる。一方,回路を流れる電流は, 断面積 S = wd の断面を単位時間あたりに通 過する電気量に等しく 高 8p A V2 = Q+g2= C 2 Q+q2L-vzt 〔カの答〕 C L I=gnSv1 = qwdv......②.....〔チの答 と表せる。 ①,②よりを消去して, pcosfy=1- qndU V1 + V2 =V すなわち Q- + である。 コンデンサー ①と②は直列だから, その電圧の間には Q+q=& NU C₁ B= mgr C2 C gd x 〔リの答〕 I るとすると、より Mからの反射 1 1 1 の関係が得られる。 の関係が成り立つ。ここで, + = だから, CC2 C (2)極板a, hからなる間隔L, 面積Sのコンデンサーの容量は 91 = ES C = L C₁ 92 すなわち qvzt=q2(L-v2t) C2 ......④4 ...... 〔ヌの答〕 となる。 ③ ④よりαを消去して, である。 誘電体に注入されたシート状電子群を - gNに帯電した導体とみなし(図3), さらにこの導体m を導線でつないだ2 枚の極板 a', h' に置き換える (図4)。 極板 a, a' からなるコンデンサー ① は, 極板の間隔がust,帯電量が Q-9 で, その容量は 図3 -qN -q a だから 92=qN V₂t gN = m v2 L L xv₂t が得られる。 微小時間 At の間について,極板 h の電荷の変化量は、⑤より. .. ⑤...... 〔ヨの答〕 図 4 もう であり、抵抗に流れる電流は 20 Q+92 h a a h' Ia A92 qN ×2 4t L ES L C,= = 曲 C v₂t L-vet と表せる。 V₂t V₂t 〔ルの答〕 コンデンサー ① コンデンサー ② であり, 極板 h, h' からなるコンデンサー 電子群が移動できるのは誘電体の中だけだから, 電子群が面Hに到達すると Ag2 = gN L xvz4t

この問題の比誘電率の求め方が分かりません。どなたか教えてください🥹

5. 以下の問いに答えなさい。 (1) 異なる誘電率を持った二つの誘電体の境界面における電界と電束密度の境界条件を式と言葉で 説明しなさい。 (2) 図4のように、 真空から誘電体 (誘電率は)に電界 (電束密度) が入射している。 0=30°、 01 = 45°の時、 誘電体の比誘電率 85 と 電界の大きさの比 E1/Eo を求めよ。 誘電体 E 01 真空 Eo Do 00 図 3 E1 D1

コンデンサーの誘導体の挿入の時はこのように扱えるという認識でよろしかったでしょうか？

+Q +Q- -& +q →Q -Q +Q -Q 四誘導体

107番についてです (2)まで正解です (3)以降で自分が書いてることのうち何を間違えているのか指摘してほしいです 習っている先生が合成容量を使わない方針なので、その方針で指摘していただけると助かります

72 た。極板間の電場,電位差,静電エネルギーはそれぞれ何倍になるか。 (センター試験 + 福岡大) XX (4)(3)に続いて、極板と同形で厚さd.比誘電率2の誘電体を極板間に 入れた。 極板間の電位差 V, を Vo で表せ。X 3/16 100 間隔 だけ離れた極板 A,Bからなる電気容 4305/1 量Cの平行板コンデンサー, 起電力 V の電池と スイッチSからなる図1のような回路がある。 まず, スイッチSを閉じた。 A V B 図1 ○○(1) コンデンサーに蓄えられた電気量はいくらか。 (2) このときの極板Aから極板Bまでの電位の 次に,スイッチSは閉じたまま、厚さの金 属板Pを図2のように極板 A, B に平行に極板 間の中央に挿入した。 A V P B 図2 変化の様子を極板Aからの距離を横軸としてグラフに描け。 (3)また,このとき極板Aに蓄えられた電気量はいくらか。 (4)さらに,スイッチSを開いた後,金属板Pを取り去った。このと きの極板間の電位差 V' ばいくらか。 メト (5) Pを取り去るときに外力のした仕事 Wはいくらか。 6/19 X(3) C, にかかる電圧はいくらか。 _X (4) C2 に蓄えられる電気量はいくらか。 × (5) 抵抗Rで発生したジュール熱はいくらか。 108 起電力が V で内部抵抗の無視できる電池 E, 電気容量がCの平行板コンデンサーC, 抵抗値Rの抵抗R, およびスイッチSを接続 した回路がある。 G点は接地されており,そ の電位は0である。 はじめSは開いており, コンデンサーに電荷は蓄えられていない。 E 電磁気 73 (京都産大) R (a) まずSを閉じ, Cを充電する。 Sを閉じた瞬間に抵抗Rを流れる 電流は(1)である。 (b)Sを閉じてから十分に時間がたったとき,Cに蓄えられている静電 エネルギーは (2) である。またこの充電の過程で電池がした仕事 は(3)であり、抵抗Rで発生したジュール熱は(4)である。 (c)次に(b)の状態からSを開いた。最初Cの極板間隔はdであったが、 極板を平行に保ったままゆっくりと2dに広げた。このときA点の である。 また極板を広げるのに必要な仕事は(6) とされる。 電位は (5) であり,極板間に働く静電気力の大きさ(一定と考えてよい)は (7) (近畿大 + 防衛大) (愛知工大 + 静岡大) R S2 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〔m〕の正方形で,極板間隔はd[m] であ 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 co〔F/m〕 とする。 [+] [Q] -Q 図 1 +Q A 107 図はコンデンサー Ci, C2, C3 (電気 容量はそれぞれ C, 2C,3C) 電池 (起 電力V) およびスイッチ S. S2と抵抗R からなる回路である。 最初, スイッチは どちらも開いており、いずれのコンデン サーにも電荷はない。 I. まず, スイッチを閉じ, C, と C2 とを充電した。 _ (1) C, に蓄えられる電気量はいくらか。 (2) C2 にかかる電圧はいくらか。 Ⅱ.次にS」を開いてから,S2を閉じ、十分に時間がたった。 A,B間に, 図2のように誘電体を挿入する。 誘電体は一辺1 [m] の正方形で,厚さd[m] 比誘電率 e, 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) (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。 x -Q 図2 2.

物理について質問です 解説の傍線部はどのようにしたらこのような式になるのか教えていただきたいです🙇🏻‍♀️

228 誘電体の挿入■ V[V] の電池をつないだ電気 容量C [F]の平行平板空気コンデンサーがある。 次の(1), V (2)のように、両極板間に比誘電率 &r の誘電体を入れた 238 場合について, コンデンサーに蓄えられる電気量をそれ ぞれ求めよ。 図1 (1) 図1のように,極板間の右半分を誘電体で満たした場合の電気量 Q」 [C] 図2 (2)図2のように,極板間の下半分を誘電体で満たし、その誘電体の上面を厚さの無視で きる金属板でおおった場合の電気量 Q2 [C] 例題 44,237,239

どうして（3）では極板間の電場が1/εなのですか

HIGH QU 事務・製図用 MITSUBISHI 東進ハイスクール 0120-104-5 物理基礎科 電磁気 復習用プリント 電気容量 C [F]のコンデンサーに比誘電率 e, の誘電体を挿入したときの電気容量は,C= である。これは,コンデンサーの正極板に Q [C] の電荷蓄えられている状態において,誘電体内部で 誘電分極という現象が起きることによって,誘電体内部にコンデンサーの極板間に出来る一様電場と 【選択肢:同じ向き・逆向き}の電場が生じることで,極板間電場の大きさが るためである。 (23) 倍に変化す 【解答】 (21) EC [F] (22) 逆向き(23) もともと電荷の蓄えられていなかった電気容量 C1, C2 [F] のコンデンサー C1, C2 を並列に接続し, 電圧 V [V] の電池 を繋いだとき,コンデンサー C1, C2 の左側極板に蓄えられ る電荷量を Q1 Q2 [C] とおいたら, キルヒホッフの第二法則 より、 (24) [※ コンデンサー C と電池からなる閉回路について] および (25) [※ コンデンサー C2 と電池からなる閉回路について] および (26) C1 C2 S

この問題は、コンデンサーに誘電体を入れたのになぜ電圧は一定なんですか？コンデンサーに誘電体を入れたらVは小さくなると思いました。スイッチが閉じられていて回路が閉回路ならその時点で電位差Vは一定ということですか？

(1)起電力 Vの電池につながれた チェック問題 2 誘電体の挿入・引き出し 容量Cのコンデンサーの極板間 の下半分に比誘電率2の誘電体 をゆっくりと入れた。このとき に外力がした仕事 W を求めよ。 V 28 C 標準 10分 (2)次にスイッチを開いてこの誘電体を抜いた。 このときに 外力がした仕事 W2を求めよ。