赤丸の問題が分かりません。答えはm=2です。 私はΔl=3√3d/2(=定数)であることから714(m+1/2)=429(m+3/2)と立式したのですが、答えが求まりませんでした。

薄膜における光の干渉は, シャボン玉の色付きなどに見られる身近な現象であるとともに、 膜厚計測など工学的にも重要な現象である。 図1のように, 屈折率 n, 厚さdの透明なフィ ルムに対して,入射角 Q1で波長の単色平面波の光が入射する場合を考える.ただし 262 n> 1 とし,nは波長によらず一定とする. 経路 Ⅰ 経路ⅡI 日 2 B 図 1 C 検出器 BY フィルム 0JJS bar ASTRO AR TEKS TERRES OD TUALE (い)の [1] 下記の経路I, 経路ⅡI を進む光について考える. フィルム周囲の媒質は屈折率 1.00 の空気とする. 以下の問いに答えよ. 経路 Ⅰ : 点Aで屈折し, 点 B で反射し、点Cで屈折して点Dに達する経路 経路ⅡI: 点A'を通り, 点Cで反射し、 点Dに達する経路 (1)経路Iの点Aで屈折した光は,屈折角 62 の方向に進んだ. sing を n, Q を用い て表せ. (2) 経路Iの各点 A, B, C および経路ⅡIの点Cを光が通過する前後における波長および 位相の変化について,最も適切な選択肢を以下の①~⑥の中から選べ.同じ選択肢を複 数回選択してもよい。 波長は長くなり, 位相は変わらない. (2) 波長は長くなり,位相は 180° ずれる . (3) 波長は変わらず、 位相も変わらない. (4) 波長は変わらず, 位相は 180° ずれる . (5) 波長は短くなり, 位相は変わらない. (6) 波長は短くなり,位相は180° ずれる.

(3)の解説の『C1の両端の電圧V1は、R2とR3による電圧降下の和 』という部分が理解できないので教えて頂きたいです。また、別の考え方でも解けるのであれば別解を教えて頂きたいです。

必解115)(コンデンサーを含む直流四) 抵抗 R,, R2, Rs,コンデンサー Cl, Ca, スイッチ Si, S2 および 電池Eからなる回路がある。R., R2, Rs の抵抗値はそれぞれ2R, 49, 68であり, Ci, Ca の電気容量はともに4uF, Eは起電力カが 12Vで内部抵抗が無視できる電池である。最初S; は開いており, S2 は閉じている。 (1) S, を閉じた瞬間に Re を流れる電流はいくらか。 (2) S, を閉じて十分時間がたったとき Re を流れる電流はいくらか。 (3) (2)のとき、C,に蓄えられた電荷はいくらか。 (4) 次に、S, とS2を同時に開き,十分時間がたった。 そのとき Cに加わる電圧はいくらか (5)(4)のとき、R,で発生する熱量はいくらか。 Ci が街の R2 光の3 らの条 こ S2 Ho R。 C2 える。 S」 "E 観測 図 ぞれ (東京重後1 2の ヒント 115〈コンデンサーを含む直流回路〉 ヒント)11 (1)「S」 を閉じた瞬間」→ コンデンサーは導線と考えてよい (2) 「S. を閉じて十分時間がたった』→ コンデンサーには電流が流れない (4) スイッチを開く前後で、 C」 と Caに蓄えられた電気量の和は保存される。 (5) スイッチを開く前後での静電エネルギーの変化量は, R.と R。 で発生する熱量に等しい。 (1) S,を閉じた瞬間には, Ci, Ca ともに電荷は0であるから C1, Ca に加わる 電圧はともに0である※Aや。よって, R2 を流れる電流を Ieとすると, E→C→R2→C2→Eの閉回路で 12=41z が成りたつ。ゆえに Ia=3A (2) 十分時間がたつと, Ci, Caには電荷がたまり, 電流が流れなくな る※B。このとき, Ri, R2, Rs には同じ大きさの電流が流れるので, これをI[A)とすると, E→R3- R2→R」→E の閉回路で を (3) 電 (4)b) (3)「Q=CV」 を用いる。 合※A Si を閉じた瞬間, 電 荷0のコンデンサーは導線と 同じ。 (1)電 用い の II 入で なる 導線 R。 12=21+4I+6I よって I=1A 1C2 (3) C」の両端の電圧 Vi は, R2 と R3による電圧降下の和だから Vi=4×1+6×1=10V よって, C」の電荷 Q. は Q=C.Vュ=4×10-6×10=4×10-5C (4) スイッチを開く前のC2の両端の電圧を Vzとすると, 前問と同様に II 導線 (2)電 I[F や※B 十分時間がたつと, コンデンサーは断線と同じ。 する V2=2×1+4×1=6V は - S, Szを同時に開いて十分時間がたつと, Ri, R2, R3 を流れる電 流は0となるので, Ci と C2に加わる電圧は同じになる※C←。これ をVとすると, 電荷が保存されるから C.V:+C2V2=(Ci+C)V 4×10-6×10+4×10-6×6=(4×10-6+4×10-6)V よって V=8V (5) S1, S2 を開く前に C., C2に蓄えられていたエネルギーWは R」 R2 てい フの I 2式 w-cv+Gw 合※ C 4μF (3)「P 十分時間がたった後に, C1, C2に蓄えられてい るエネルギー W' は Qi ラフ Q2 の組 消費 (4) 問 W' 4μF Ri. Rs で発生する熱量は, W-W'※D←であり, Ri, Ra は直列に接続され ているから, 発熱量の比は抵抗の比となる※E←。 ゆえに R」での発熱量は 一※D 減少したエネルギー が、2つの抵抗R」 と Ra で消 費される。 であ R (W-W)x- Ri+R。 の電 -(cm-a-(ccr) -(×4x10+×4x)-(伝×4×8+×x8 R」 ;X 介※E 抵抗での消費電力P は P=IV=RI? Ri+R。 (a) で 直列のときは電流Iが共通な ので,発熱量は抵抗に比例す 2 の =4μJ=4×106J 2+6 る。

(2)で力の向きがどっちにはたらくか分かりません

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(5)の電気量保存則でどうしてかかる電圧がともにEとなるんですか？

A (等号は Rーrのとき) E2 P=IV= (R+r) E2 R+2r+ R (R-+4r -の消費電力が最大になるとき 『R-=0 より P-V-RE T安+ャ RE VR R=r(QB中 このときの消費電力 Pは P=E 4r - 大第。 4CT,--5 そのときの R=r Q=CiV Q2= CzV2 T,:ER Rtr Vi+ V2=- R -E R+r -Qi+ @2=-(C,E+C»E)_1 ここで,Ci=C, Ca=4C とすると, ①, ②, @式より -CVi+4CV2=-5CE ブラフをかくときは, DAをこえないこと また、の式より V-RキャE-V これをの式に代入して-CV+4c(p8-v)--sCE る。 -E-V. R+r R R+re-V==-5CE これを解いて tp)e-9R+5rp ュ=1+5(R++) <E 5(R+r) R -E 9R+5r 4R+5r -E=- -E V2= 5(R+r) 5(R+r) 合※C Pの電位が負で P。 より低いので、は負の値 である。 R+r ゆえに,D, ②式より 4R+5r 4CE (C]#C* 9R+5r .. CE [C], Q2=ー可(R+r) Q= 5(R+r) 物理重要問題集 129 R」 4F plant to Craures y and August blow wing within the This is

(ク)が分かりません。分かりやすく教えてください。お願いします

°56.〈浮力と単振動 密度o,底面積S, 高さの柱状の浮き がある。とれを,図1のように直立させた 状態で水に静かに浮かべたところ, 水面下 L| 0 の長さがds号)の所で静止した。水の d 密度を(00, 重力加速度の大きざをgとする。 浮きは直立した状態のままで鉛直方向に運 動し,空気の質量, 浮きの運動に伴う水や 空気の抵抗,水面の変化および水の運動に よる影響は無視するものとして, 次の文中の 口 [エ 以降ではdを用いずに答えよ。 Po 図1 図2 図3 に当てはまる式を記せ。ただし,

(3)の解説お願いします。

Date 3運動の法則 17 |23. 〈滑車と物体の運動) 次の設問では、糸および滑車の質量、 ならびに物体の大きさは ないものとする。また、糸は伸び縮みしないものとし、 滑車はな めらかに回転できるものとする。重力加速度の大きさをgとして、 次の設問に答えよ。 [A) 図1のように, 質量 mの物体Aと質量5mの物体Bを糸 1で結び、滑車Pにつるす。 さらにこの滑車Pと物体Cを糸2 で結び,天井から糸3でつるされた滑車Qにつるす。 (1) 物体 A,物体Bおよび物体Cを同時に静かにはなしたとき, 物体Aと物体Bは動きだしたが, 物体Cは静止したままであ った。物体Cの質量はいくらであったか。数字ならびに m, gの中から必要なものを用いて答えよ。 [B] 次に,図2のように, 物体Aと物体Bを同じ高さに固定し, 図1の物体Cを糸2から取り外す。その後,糸2の右端を一定 の大きさFのカで鉛直下方に引くと同時に, 物体Aと物体Bを 静かにはなすと, 滑車Pは上昇した。物体の運動中に,滑車ど うしの接触や物体と滑車の接触は起こらないものとする。数字 ならびに m, g, F, dの中から必要なものを用いて次の設問に 答えよ。 (2) 物体Aと物体Bを静かにはなした後の,糸1の張力の大き さはいくらか。 (3) 物体Aと物体Bの高さの差がdになった瞬間の物体Aの速さはいくらか。 天井 糸3 滑車Q 滑車P 糸2 糸1 物体B 物体C 物体A m 5m 図1 天井 糸3 滑車Q、 滑車P 糸2 糸1 物体B カF 物体A m 5m 図2 (19 九州工 -24. 〈動く斜面上の糸でつるした小球〉 水平面に対する傾角が0[rad] のなめらかな斜面 ABを った台Pがある。その斜面上に質量m[kg] の小球Qを とフ

名問の森電磁気10番です。お願いします！！ (5)までは理解しているのですが、(6)がわかりません。保存則の等式で、右辺の電位が0になる理由がわからないです。確かに、点電荷A、Bからなる電位は点Oでは0なのでしょうが、一様電場からの静電気力は右向きですので、左に行くほど位置... 続きを読む

F=qE[N] の力を受ける。正電荷はEと同じ向きの力を, 負電荷は逆向きの 電気分野の基礎は何といってもクーロンの法則だが, 実用上は電場(電界)Eと 38 電磁気 10 静電気 +Q[C)の点電荷をA点に, -Q(C) の点電荷をB点に固 定する。AB間の距離は21 [m]であり,ABの中点をO とし、0点からL[m]離れた ABの垂直2等分線上の点を Cとする。クーロンの法則の 比例定数をk [N.m'/C°] と 無限遠を0[V]とする。 0点とC点での電場(電界)の向きと強さをそれぞれ求めよ。 (210点の電位と, 線分OBの中点Mの電位を求めよ。 ta[C]の電荷をもつ質量m[kg]の小球PをM点に置き, 静かに 横す。 Pが0点を通るときの速さを求めよ。 次にPをC点に置き, 線分ABに平行に一様な電場をかける。する と、Pに働く静電気力は, 一様な電場をかける前に比べて, 向きが逆 転し大きさが半分となった。 (一様な電場の向きと強さを求めよ。 PをC点からM点まで静かに移動させた。この間に外力のした仕 事を求めよ。 C +Q 0 M A B M点でPを静かに放すと, Pは左へ動き出し, やがて0点に達し、 一瞬静止した。 このことからLを1で表せ。 Level (1) 0 : ★★ C:★ (2)~(4) ★ (5)★ (6)★★ Point & Hint 電位Vが重要な役割りを果たす。 その

64<シリンダー内のピストンの運動> ⑶が定圧変化になる理由を教えてください🙏

2L回衝突するの 間 At の間に壁面Aの受ける力積は 2mu,x "At _ mu;At (N.o 0| 48 9気体分子の運動と状態変化 外で空気の圧力は等しい。 次に, 球体内の空気をゆっくり加熱して, 空気の温度をアに る。このとき球体内の空気の密度はpであった。 (2) pをTo, Po, Tを用いて表せ。 空気を除いた気球にはたらく重力の大きさは, 重力加速度の大きさをg[m/s"] とまっ と,Mg[N] である。また, 球体内の空気の温度がTのとき, 空気の質量はpV[kg〕 で去 る。球体内の空気にはたらく重力の大きさは, V, To, Po, T, gを用いてオ]xg[N) と表すことができる。 よって, 空気を含む気球にはたらく重力の大きさF[N] は, F=(M+())×g で与えられる。一方, 空気中に置かれた球体は, 球体外のまわりの空気 から鉛直上向きに押し上げる力, すなわち, 浮力を受ける。 簡単のため, 球体外のまわり の空気の密度をPo とすると, その浮力の大きさf[N] は球体内の空気と同じ体積をもっ 球体外の空気にはたらく重力と同じ大きさで, f= カ]×g で与えられる。いま, Tが Fと子の一致する温度 T,[K] をこえると,気球が上昇し始めた。 (3) 横軸に球体内の空気の温度 T, 縦軸にFをとって, グラフの概形をかけ。 (4) 球体内の空気の温度に対するFと子の関係から, 気球が浮上する理由を説明せよ。 (5)気球が浮上を始める温度 T, を1V, M, To, poを用いて表せ。 [16 大阪工大) 必幅64. 〈シリンダー内のピストンの運動〉 図のように,断面積S[m°] の十分長いシリンダーが鉛直に置かれて いる。シリンダー上部には質量を無視できるピストンがはめこまれ, シリンダー内部に理想気体が封入されている。 ピストンは断熱材で作ら れており, 気密を保ちながらなめらかに上下に動くものとする。シリン ダーは断熱材でおおわれており, 断熱材は取り外しできるものとする。 初期状態ではピストンは静止しており, ピストンの底部はシリンダーの 底から高さ ho [m] の位置にあり, シリンダー内部に封入された理想気体の温度は To[K], 圧力は Po[N/m°] であるとする。このとき, 次の問いに答えよ。 なお, シリンダー外部の大 気の温度を To[K], その圧力を Po[N/m°], 重力加速度の大きさをg [m/s°] とする。 (1)ピストンの上部に質量 M[kg] のおもりをゆっくりのせたところ, ピストンの底部がシリ ンダーの底から高さh、[m] の位置に下がった状態で静止した。 この状態における理想気 体の温度 T. [K]を To, Po, ho, h, M, S, gを用いて表せ。 (2) T, と Toの大小関係で正しいものを次のうちから1つ選び, 選択理由を20字程度で記せ。 (a) T;> To (3) 次に, シリンダーの側面の断熱材を取り外したところ, やがて, シリンダー内部に封入さ れた理想気体の温度は To[K] になり, ピストンの底部はシリンダーの底から h2[m] の位 置に変化した。h2を Po, ho, M, S, gを用いて表せ。 (4) h2と h,の大小関係で正しいものを次のうちから1つ選べ。 シリンダー ピストン ho[m] (b) T;=To (c) T;< To (d) 与えられた条件からは判断できない (a) h2>h. (b) h2=h」 (c) h2くh」 (d) 与えられた条件からは判断できない (5) 続いて, シリンダーの側面に断熱材を再び取りつけ, ビストンの上部のおもりをゆっくり 取り去ったところ, ビストンの底部はシリンダーの底から高さ hs[m] の位置で静止した。 この状態での理想気体の温度をT. [K] として, hsを ho, To, Ts を用いて表せ。 [千葉大] 断熱材

物理の重要問題集です。４番でなぜこのような発想ができるのか知りたいです。

温度調節器一 て平衡状態に達したのり、 Ⅲの中の気体の温度を求めるとケとなる。 67.くばね付きビストンで封じられた気体〉 なめらかに動く断面積S [m]のビストンと体積が無 視できる温度調節器をもつ容器に1mol の単原子分子理 想気体が閉じこめられている。 図のように, ピストンは ばね定数k [N/m)のばねで容器とつながれており, 容 器は水平に置かれている。 初め, ばねは自然の長さであり, 温度調節器を取りつけた内壁 らビストンまでの距離がL [m])のところでピストンは静止していた。 容器とビストンは 熱材でできており, 大気圧を Po [Pa), 気体定数をR【J/(mol-K)] として, 次の問いに答え。 (1) 容器内の気体の温度 T。 [K] を求めよ。 (1) 過程Iで気体が外部から吸収す 外部から吸収する熱量と,状態 和で求められる。Qを CvとC (2) 過程Ⅱで気体が外部からされた (3) (2)の結果と熱力学第一法則を 部から吸収する熱量免を求め (4) (1)と(3)の結果を比較して、 C 式を求めよ。ただし、その導 (C] 状態Aから状態Bへ変化さ により状態Aから状態D (圧力 の後定積変化で状態Dから状態 過程Ⅲで気体が外部からされた W。と過程Iにおける の大 (京都を 00ONMNMN- 次に、温度調節器を使って容器内の気体をゆっくりと温めたところ. ばねが2L(m)だ [DJ 状態Aかられ生た 縮んだところでビストンが静止した。 (2) 容器内の気体の圧力 P. [Pa] を求めよ。 (3) 容器内の気体の温度T; [K] を求めよ。 積V)まで気体を圧縮しその名 (1) 状態Eの温度をT5(K)と (2) この過程Nのか-V国の概 き出ても何も仕事をしないので, そのは変わら。ため内部エ

106(オ)がわからないです

(2)図の最初の状態にもどる。すなわち,各スイッチは開いており、 (4)各コンデンサーの耐電圧(耐えられる電圧の限界)がすべて 45Vであるとき,合成コンデ C, Dの電位はそれぞれ Va=V(V), Va=Dオコ×V[V). [V/m]である。導体板 A, B, C, D間に蓄積されている静電エ 図1のように、十分に広い面積Sをもった平行板コンデンサーにおいて, 左側の極板Aは この状態でスイッチ S.のみを閉じた。このとき, 専体板A, B, どの導体板にも電荷は蓄えられていない。次の2つの操作後の結果を比較しよう。 d(m)、2d (m), 3d[m) とする。ここで, dは導体板の辺の長さ aと比較して十分小さいと する。国中のS,Sa. Siはスイッチを表している。 電源Vは電圧「V[V) の直流電源であり。 操作a):スイッチ S」を閉じ,しばらくしてスイッチ S,を開く。 それからスイッチS.を る文章を解答群から選べ。ただし、 数式は C, V、 dのうち必要なものを用いて答えよ。 2つの導体板 A, Bを平行板コンデンサーとみなしたときの電気容量を CIF) とする。 導体板Dは電源の負極とともに接地されている(接地点の電位を基準V とする。 また。 84 コンデンサー 85 標準間■ A つり最初の状態ではどの事体数にも電荷は書えられていたい。 °104.(コンデンサーの合成容量) 6.0Vの直流電源Eと,電気容量がそれぞれ 3.0μF, 1.5μF, 2,0μF, 2.0μFの4つのコンデンサー Ci, Ca, Cs, C4を図のように 接続し、十分に時間を経過させた。各コンデンサーは,接続する前 は電荷をもっていなかったものとして,次の問いに答えよ。 (1) 4つのコンデンサーの合成容量 C [uF] を求めよ。 (2)各コンデンサーに加わる電圧 Vi. Vz, Vs, Va [V), および蓄えら れた電気量Q,Q, Q, Q [C] を求めよ。 (3) 各コンデンサーに蓄えられた静電エネルギーの合計び [J] を求めよ。 C C。 S」 し ×V (VJ, Vo=UV である。導体板BとCの向かい合 C。 れらの間の空間に発生する電場は図で右向き, その強きは AB C E ネルギーの合計はオ|×CV2[J] である。 通体所の間属は拡大して かいてある ンサーとしての耐電圧 Vimax (V] を求めよ。 105.(ばね付きコンデンサー) (10 群馬大) 閉じる。 固定されているが、右側の極板Bは壁に固定されているばね (ばね定数k)につながカて。 て、Aに平行なまま動くことができる。極板が帯電していないとき, ばねは自然の長さのい 態にあり,極板間の距離はdであった。次に,図2のように,極板Aに正, 極板Bに自の筆 荷を徐々に帯電させるとばねは徐々に伸び,最終的に極板Aに +Q, 極板Bに -Qの雷益た 帯電させたところ, ばねの伸びが 4d (Ad <d), 極板問距離がd-ddとなったところでつり あった。真空の誘電率を Eo, 空気の比誘電率を1とする。また, ばねおよび壁の帯電, 重力 の影響はないものとする。次の問いに答えよ。ただし, (2)~~(5)は, Eo, d, k, Q, Sの中から 必要なものを用いて解答せよ。 (1) 電気力線のようすを図3に矢印で表せ。 極板間の電場の強さEを求めよ。 極板Bにはたらく電気的な力Fを求めよ。 (4) dd を求めよ。 (5) 極板間の電位差Vを求めよ。 ここで、極板Bを固定し、極板Aに +Q. 極板Bに -Qの電荷 を帯電させたまま、極板間に、比誘電率2の誘電体を図4のよう にゆっくりと差しこんだ。 6 このときの電気力線のようすを図4に矢印で表せ。 (7) Bにはたらく電気的な力は,(3)と比べてどうなるか。 を開く。 初めに操作(a)による結果を考察する。操作終了後,導体板CとDの間の電場の強さは 一カ(V/m] であり,導体板Aの電位は Via=Lキ ×V(V) である。このとき、毒体 新間全体に蓄積された静電エネルギーは,(1)のエネルギーの値オ×CV?[J) の ク]番 である。 一方,操作(b)の場合, 操作終了後に導体板AとBの同に発生する電場の強さはケ (V/m] であり, 導体板Aに蓄えられた電気量は Q=D■コ C) である。 また、事体板 A Bの電位はそれぞれ VAb= サ×1/[V), Vias=■シ×1/(V) となる。この場合、毒 体板間全体に蓄積された静電エネルギーは, (1)のエネルギーの値閉×CV*(J]の ス] 倍である。 したがって、2つの操作後の結果を比較すると次のようなことがわかる。 スイッチS。 を閉じると導体板 B, C間に発生していた電場が消失するので, スイッチを開じた直後。 その分の静電エネルギーが減少する。このとき、 セ」ということがいえる。 (2)の(b)の操作後,しばらくしてスイッチS:を開き、それからスイッチS,を開じた。この とき,導体板Cの電位は V%=[ ソ×1/[V] で, 導体板BとDに蓄えられている電気量 (絶対値)はそれぞれタ×0,[C). 「 チ]×Q&(C) となる。ここで、 &はこのコ(C である。 |セの解答群 3- d-dd- B A B otinl Foom P00000 +Q-91 図1 図2 -Q +Q 図3 +Q *106.(4枚の導体板によるコンデンサー回路) (15 広島市大 改) 図4 (a), (b)で等しくなる 間の静電エネルギーに加算される (14 東京理大改) s」a 51