Question

田中K

⑶で静電エネルギーU=1/2CV²を使ってとこうとしたら、答えが合わなくなってしまいました、どうしましょう( ᵕ̩̩ㅅᵕ̩̩ )

473. 仕事と静二エネルギー画図1のように, 電気容量 C〔F〕            Se

 

 

 

 

 

 

 

S
の平行板コンデンサー, 電圧 レ〔V〕)の電池、およびスイッチ |       8
6抵抗器Rを接続する。はじめ, コンデンサーに電荷はな T 『    と一一
かったとする。スイッチSを閉じて十分に時間が経過した。
次の各問に答えよ。                             人き導

 

 

 

 

 

 

 

 

) 電池がした仕事と, コンデンサーがたくわえた静電エ
ネルギーはそれぞれいくらか。
火に。スイッチS を開いて, コンデンサーの和極板の間隔を

ゆっくりと 2 倍に広げた。

(2 極板の間隔を広げるために, 外力がした仕事はいくらか。
人板の間隔をもとにもどした後。比放電率 e.(>1) の誘電

体を。極板間にゆっくり とすき間なく挿入した(図 2 )。

 7人を押人するために 外力がした仕事はいくらか。 /
クッチSを閉じて, 十分に時間が経過   ン           まつい    ーー
ら向きに何Cか。         時間が経過しだ。 その間, S を通過した正電荷はども

っ妥胡3

 

 

 

 

9

容量は, 極板の間隔が 2 倍に

なるので, C/2[F]
り, 極板の電荷は

テッサーの電
| [れるo  表電エネルギー 0。 は,
 証          (CP)

2

| (072) 2(C72)
1
ーー人王細

ーCV*

1
2 (@2

|は  外カがした仕事 ゆ に等しい。    中=今CV            |

6 コッデンサーの電気容量は grC【F]となる。(2)と同様に, 静電エネ
リキギーの変化 を計算すると,

 

 

 

 

|         CM      Q7 _ (CI (Oi
| 40=3(c.C)*人26 28BO計90
4上' は, 外カがした仕事 Mela符AI MM 1一 C*[JJ

Tr

に

MM メイッチS を閉じた後。コンデンサーにたくわえられる電荷0?は, |
の=gCP となる。電池の]

 

(2) コンデンサーの電
気容量は 極板の面積に

比例し, 極板の間隔に反
比例する。

の4ひ>0 から, 静電エ
ネルギーは増加している。

 

@⑬) 比誘電率.の誘電
体で極板間を満たすと,
コンデンサーの電気容量
はgs,倍となる。

@(②⑫) (3) コンデンサー
| の静電エネルギーは

 

 

 

 

40=のー0=g.CーCル= (er の!
40>0 から, 右向きに (g.一1) C【C〕の正電

※

E極と接続きれた極板の電荷の変化0 は。|

rr 7 00ューだの   HP F 商      人RNN

 

73   。     3   1
(3) 電池 : CYア2【JJ、 コンデンサこ : ぅとCP(J)
1  り      出寺6:
(②) ぅCPP) ⑬ CYI(JJ

(④ 右向きに(s.-1) CY(C)
 (の一(4)では, スイッチS を開いており、 回路に電流が流れて
いない。そのため, ジュール熱によるエネルギーの損失はなく。 外力が
した仕事の分だけ, コンデンサーの静電エネルギーが増加する。
解説| (1) 電池は一定の電圧 レ(V〕で, Q=CY【C〕 の電荷を運んで
いる。 電池がした仕事 嘱 は.
訪=Oア=C%[J)

コンデンサーの静電エネルギー は.    =テCPE(J

 

1) コンデンサーを
人すると   C
するジュール最によう~
エネルギーが失Df19に
め、    227
わえた境二エネルギー
電池が した仕事よりで*
さくなる。