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物理 高校生

(2)なのですが、ABに対するPの電位が共通なのはなぜですか?

3-3 面積Sの同じ形状を持つ導体極板AとBが間隔dで向かい合わせに配置された平公 板コンデンサーを, 真空中に置く。このコンデンサーの極板間に,導体極板と同じ形 状を持つ面積Sの金属板Pを, 極板Aから距離xを隔てて極板に対して平行に置く。 真空の誘電率をとして以下の間に答えよ。ただし, 極板端面および金属板端面にお ける電場の乱れはなく, 電気力線は極板間に限られるものとする。導線,極板,全令属 板の抵抗,重力は無視する。また金属板の厚さも無視する。 どれて I 図1のように,極板AとBは, スイッチSWを介して接続され,極板Aは接地さ れている。 (1) スイッチSWが開いている時,極板A, B間の電気容量を求めよ。 (2) スイッチSWを閉じた後,金属板Pを電気量Qの正電荷で帯電させる。この電 荷によって極板AとBに誘導される電気量をそれぞれ求めよ。 (3) I-(2) において, コンデンサーに蓄えられている静電エネルギーを求めよ。 (4) I- (2) の状態から, 金属板Pを電気量Qの正電荷で帯電させたまま,金属板 の位置をxからx+ Axまで微小変位させる。この変位による,コンデンサーに 蓄えられている静電エネルギーの変化量を求めよ。ただし, x, dに比べて |A| は十分小さく,(4z)°は無視できるものとする。微小変位によりエネルギーが変 化するということは, 金属板Pは力を受けていることを意味する。微小変位の間 は金属板Pに働く力の大きさは一定であるとみなして,この力を求めよ。ただし, 極板AからBに向かう向きを力の正の向きとする。 体をつり合いの位 置で

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