物理
高校生

物理 電磁気 コンデンサー

26.(写真2枚目)について質問です。
解説(写真3枚目)の最後の「AはBよりVABだけ電位が高いからAの電位は〜」の部分が理解できません。なぜAはBよりVABだけ電位が高くなるのか、そして、なぜこの式になるのかが分かりません。
解説お願い致します。理解後すぐにベストアンサー付けさせていただきます。

EX 4枚の同じ極板を図のような間隔で並べ, 起 電力Vの電池につないだ。はじめスイッチK は閉じられ,S は開かれている。接地点の電位 を0として,極板Bの電位を求めよ。 次に, S を閉じたときのBの電位を求めよ。 d 2d 3d A B C S K 解極板間隔d, 2d, 3d の3つのコンデンサーの直列 と見ると,電気量が等しいから,電場Eも等しい。 AD 間について V=Ed+E·2d+E·3d=6Ed BD 間の電位差を VBD とおくと AB C E VBD=E-2d+E.3d=5Ed Vap=V 6 -V BD Dの電位は0であり,Bの方が高電位だから, この値 はそのままでBの電位になっている。 Sを閉じると,BとCが等電位になり, BC間はコ ンデンサーではなくなる(電位差0だから電気量 0)。 AB 間, CD 間の2つの直列になり, 電場を E'とする A B E E' と AD 間について V=E'd+E'.3d=4E'd ーVCD 3 CD 間について VoD=E'*3d VcD= 三 この値はCの電位でもあり, Bの電位でもある。 ちょっと一言 接地(アース)点があれば, 断りがなくてもそこを電位の基準(0 V)とする。接地点は電位を尋ねるために設けるので, 回路としては なくても同じ。電位を調べるときは, 0Vから順次たどっていくこと。 High 接地点が2箇所にあるときは注意。その2点を導線で結んで考える必要 がある。大地を通って電気が流れるためだ。 0
56 電磁気 26* EXのはじめの状態からKを開き、次にSを閉じたときのBの電位と 電位を求めよ。
電場 E= d 図1 AB C D 図2 E E ばよい。い にされた S B N M の電圧は A 電場グラフは不連続になっても,電位 グラフは連続になることにも注意すると K 動し, C。 がって中 反しによ Qが不変だから電場Eも不変である。 CD 間について よい。 VcD= E-3d= .3d= 限界が 25 極板間隔を2/3倍にしたのと同等。 うなる この値はCの電位でもあり, Bの電位で はもう 容量は間隔に反比例し もある。 AB 間について S C-E 1 3 倍 2 VAB= Ed=- 6 3 AはBより VAB だけ電位が高いから A 「Kを開く」操作だけなら状況は何 も変わらない。一般に, スイッチを閉じ ると電荷の移動が始まるが, スイッチを 開いても何も変わらない。電荷は既に安 定な配置となっているからである。よっ て EXの前半の状況からのスターーをな 26 の電位は 合V+V- Sを閉じる前の A, Bの電位は Vと 5V/6 であったが, 閉じるとこのように 電位の値はガラリと変わる。電位はかつ てどんな値であったかに意味はない。孤、 部分の電気量の保存だけが前後をつな ぐ手掛かりである。 A B C D ロ+ V=6Ed 27 E E E V .. E= 6d A AI Q. C」 +Q d-x C B 各極板の電気量 の大きさはQ S B + Q2 C2 K +Q d+x C C 次にSを閉じると, Bと Cが等電位 となってBC 間がコンデンサーではなく なる(B の右面の+Qと C の左面の -Qが中和する)。一方, Kが開かれて いるのでAの+Qが孤立し, それに応 じて他の極板の電気量も不変となってい 図1 図2 はじめは,Bが高電位で図1のように 正負が並ぶ。Q=CVより, B上には Q+Q=+2CV あとは図2の状態になり ES- ES d-x d_c d-x d C,= る。 d-x d いロ D O! ト」 II

回答

✨ ベストアンサー ✨

図に描いたようにスイッチを入れる前は全てに電場Eが発生します。
そして電場×距離だけ電位が上昇します。
しかし、スイッチSをいれるとBCの間だけすっぽりと電場が発生しなくなります。
そのため、その分だけ電位の増加がなくなります。
AB間やCD間はあいかわらず電場Eが発生しているので、その分の電位上昇はあります。

ほのか

ありがとうございます!グラフのおかげもあり、理解できました✨

よかったです。がんばってください!

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