Question

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物理の電磁気に関する問題です
出典:大阪大学（理系）2019

2枚目の写真にある問4について、解説では極板Dを移動しても電気量は変わらないため電荷の保存則を用いていますが、

①「電気量が変わらないのはスイッチ1を切ったから」と言う解釈で良いのでしょうか？
②解説にある等式の右辺の、コンデンサー二つにかかる電圧はなぜどちらもVDで良いのでしょうか？
コンデンサーの幅が異なっていても等しくなるものなのですか？？

どなたかお願いします🙇‍♀️

22 2019年度 物理
〔2〕 以下のような,二種類の回路で起こる現象について考えよう。
お
I.図1に示すように, 3枚の平行極板 A, B, D が置かれている。極板Aと極
板Bの位置は固定されており,極板Dは摩擦なく, 平行を保ったまま極板に
NATURE
垂直な方向に動く。極板D は, スイッチ S を介して電圧 V の直流電源,ス
イッチ S2 を介して自己インダクタンス L のコイルとつながっている。
3100
最初に極板 D は極板 A-Bの中間に置かれており,極板D-Aと極板D-Bの
間隔はともにdで極板間は真空になっている。このとき極板 D-A,極板
D-B からなるコンデンサーの静電容量は両方ともにCであった。スイッチ SL
とスイッチ S2 はともに開いていて,どの極板にも電荷は蓄積していないもの
とする。極板 D の変位をx(x <d), 最初の位置をx=0とし、極板Bか
ら極板Aへの向きをxの正の向きとする。極板の面積Sは十分広く, 極板
きとする。他の面積は十万 16
の厚みはd に比べて十分薄いものとする。 極板の端の影響は無視できる。ま
た導線及びコイルの抵抗は十分小さく, 無視できるとする。
61923
idid:
*** Č6 +6
Aとせよ。
33817343 AJAN
B
D
L
X
4 #5820
ASHXU
05-0400 (3₂/Stot
図 1
FV
(1) 02 (>)
m
ようこ出店
narosa
# (3)

大阪大-理系前期
2019年度 物理 23
極板Dはx=0で固定されている。 スイッチ S1 を閉じて十分に時間が経過
した後にスイッチ S1 を開いて, スイッチ S2を閉じたところ, 極板Dに蓄積
する電荷(電気量)g が振動し,その振幅は減衰しなかった。スイッチ S2 を
閉じた時刻を t = 0 とする。
THEOR
問1 このとき極板Dに蓄積する電荷gの振動の周期T,V,d, C,
Sのうち必要なものを用いて表せ。 WiDWR$95
問2 極板Dに蓄積する電荷q の時間変化を, t = 0 から1周期の範囲
E
(
bd①.Sのうち必要なものを用いて記すこと。
JU
LG[解答欄〕-① 羽
7/A,
0=xSHMORA d
X.
ただし図中に、電荷の最大値、最小値を
図示せよ。
0
SOOSOA J
→t
bl
図1の回路で次の異なる実験を考える。 スイッチ S1 とスイッチ S2 はともに
開いていて、どの極板にも電荷は蓄積していないことを確認した。スイッチ
S1 を閉じて十分に時間が経過後にスイッチ S1 を開いて、 今度は極板D の固
定を外して,極板Aの向きにだけ動かした。
問3 極板 D-A, 極板D-Bからなるコンデンサーの静電容量を,それぞれV,
AC,M,Sのうち必要なものを用いて表せ。
問 4極板 A, B に対する極板Dの電位Vを, V, d, C, π, S のうち必要
なものを用いて表せ。
問5 極板 D-A間の電場 EA,極板 D-B間の電場 EB を,V, d, C, z, S の
うち必要なものを用いて表せ。ただし,極板Bから極板A への向きを
SISI

問4. スイッチ S を開いた後, 極板Dを動かす前と極板Dを極板Aの
向きにxだけ動かしたときとで,極板Dに蓄積されている電荷は保存され
ているので
CV+CV=CAVD+CE VD)
d² - x²
2
が2C
∴. VD = -
CA+CB
V=
小物体
V
d2体に及ぼす
24
tbs
NO
TO I