物理
高校生

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3-1 次の に適当な数式を入れよ。 図1のように,真空中に2枚の正方形の極板を置いて平行板コンデンサーを作った。 極板の1辺の長さをa [m],極板間隔をd[m〕 真空の誘電率を eo〔F/m〕 とする。 図 1 図2 S €1 図3 a V S [F] である。 このコンデンサーの電気容量はC=ア 図2のように,このコンデンサーにV[V] の電圧を加えた。このときにコンデンサー にたくわえられる静電エネルギーはU=イ [J] である。 図2の回路で, スイッチSを切り、上の極板をゆっくり引き上げ,極板間隔を d1 [m] とした (d>d)。 このときの静電エネルギーをU] [J] とすると, 4U U-U は、ウ [J] となる。 一方、図2の回路で,スイッチSを入れたまま, 上の極板をゆっくり引き上げ, 極板 間隔を d2〔m〕 とした (d2>d)。 このときの静電エネルギーをU2〔J〕 とすると, AU2 = U2-Uは, [J] となる。 I 図3のように、極板間の空間と同じ大きさの誘電体 (誘電率8] [F/m)) を用意し, スイ ッチSを入れた状態で,誘電体をゆっくり入れた。 誘電体を半分入れたときの静電エネ ルギーはUs=オ 〔J〕となる。このときに誘電体は,引き込まれる向きの力を受け る。その力の大きさ F〔N〕 は,誘電体を動かすのに必要な仕事から求めることができ, F=カ [N] となる。
コンデンサー
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