(2)で質問です。 イプシロンやSが書かれていない時はそのままdの変化で考えて大丈夫なのですか？

発展例題38 極板間にはたらく力 電気容量 C,極板間隔dの平行板コンデンサーがある。両極板 ⊿x には,±Q の電荷がたくわえられている。 極板間の電場は一様で あるとして,次の各問に答えよ。 +Q -Q (1) コンデンサーがたくわえている静電エネルギーを求めよ。 √(2) 極板間の距離をゆっくりと 4x引きはなしたときの静電エネルギーを求めよ。 V (3) 極板間にはたらく引力の大きさを求めよ。 指針 極板を引きはなす仕事の分だけ,コ ンデンサーの静電エネルギーは増加する。 また, 引きはなす力と極板間の引力の大きさは等しい。 解説 (1) 静電エネルギーをUとして, U= = 2C (2) 極板を引きはなした後の電気容量をCとす る。 電気容量は, 極板間隔に反比例するので、 C'= d+4x -Cとなる。 求める静電エネルギー U'は, U'= 2C' = Q°(d+4x) 2Cd ■発展問題 473 d (3) 極板を引きはなす力の大きさをFとする。 この力がする仕事 F⊿x は, 静電エネルギーの 増加分 U'-Uに等しい。 F4x=U'-U=Q24x F= Q² 2Cd 2Cd 極板間の引力の大きさは,極板を引きはなす ときに加える力の大きさFと等しい。 (1) (注) 真空の誘電率を so, 極板の面積をSとする。 C = S/d から,Cd=Sであり、力の大きさ Q2/(2Cd) はQ2/(2S) と表される。 Q, S, E は極板間隔が変化しても一定であるから,極板 間の引力は一定となる。

2枚目の問3の解答に「十分時間が経過したあと、両方のコンデンサーの極板間の電圧は1/3Vとなる」とあるのですが、1/3Vってどうやって出したのでしょうか？

A C,は極板面積S,極板間隔dの平行板コンデンサーであり,極板間には何も 入っておらず真空である。 C2はC, と同じ極板面積と極板間隔であるが,極板間 に比誘電率2の誘電体がはさまれている。 このコンデンサー C1, C2 と抵抗値R の電気抵抗R,起電力Vの電池, およびスイッチ St, S2 を使って図1のような 回路をつくった。 はじめ、スイッチ S, S2 は開かれており, コンデンサー C, C2 に電荷は蓄えられていない。 真空の誘電率をco とする。 S2 S1 ① & SV d 15 ④ EodV S2 Ha CF... 問1 スイッチ S を閉じて十分に時間が経過したとき, C に蓄えられる電気量Q として正しいものを,次の ①~⑥のうちから選べ。 Q 1 (5) 図 1 EodV Eo SV² 2d SIE C₁ = a 80 す 80 SV Q = d 20 物理 13 R Oc (3 ⑥ Eo SV de Eod V2 2S

問3（2）について質問です。なぜV=EDという公式を使えないのですか？ また使えるならどうやって解きますか？

全体的になんとなく理解できたのですがキがなぜbなのかがわかりません、教えてください！🙇‍♀️

問5 次の文章中の空欄 キ ケ なものを、後の①~③のうちから一つ選べ。 P 端子 P,P2 間, 端子 P2P3間, 端子 PaP』間にそれぞれ抵抗 R. コイル L, コ ンデンサーCを配置してそれらを直列に接続し、図7のように交流電源に接 続した。電源の角周波数を 回路に流れる電流の最大値をIとすると,時 刻において回路の端子 P, から端子 P』へ流れる電流ⅠはI=Iosinwt と表さ れた。このとき、端子 P2 に対する端子 P1の電位VR と時刻 tの関係を表すグ ラフは図8のうち キ であり, 端子 P3 に対する端子 P2 の電位 VLと時刻 であり, 端子 P』に対する端子 P3 tの関係を表すグラフは図8のうち ケである。 の電位Vc と時刻の関係を表すグラフは図8のうち ク 抵抗 R 同じ a R.ut.e wc に入れる記号の組合せとして最も適当 コイルL 交流電源 憂すすむ P3 図 7 7 コンデンサー C おくれる P4 it VR, VL. Vc キ 0 ク ケ a ① a D- b C b 1 d 3 a C b → a C d 2π W 図 8 ⑤ b a - C b a d b C a b C d P

【交流の発生】sinからcosに変わる理由がわかりません。

表せ。 (8)抵抗、コイル, コンデンサーで消費される電力を時間平均すると,それぞれいく になるか。 センサー 137,138, 140 404 物理 交流の発生 右図のように,一様な磁界 中で、図の向きにコイルを毎秒50回転させたと ころ, 端子 PQ間に生じた交流電圧の実効値が 2.0mVになった。 このコイルの回転数を毎秒200 回にしたとき,Pに対するQの電位はどのように 変化するか。横軸に時刻 [ms] をとり,縦軸に電位 V[mV〕をとってグラフに描け。ただし、右図の 0=0のときを 時刻 0 とする。 29

コンデンサーの問題です。（3）の解説で、破線で囲まれた部分の電気量を求めるとき（2）の答えのみでなく(1)の答え（-Q)も足しているのはなぜでしょうか？ よろしくお願いします🙇

274. コンデンサーのつなぎ換え■ 電気容量がそれぞれ 2.0μF, 3.0μF, 2.0μFのコンデンサー Ct, C2, Ca, 電 圧5.0Vの電池E, およびスイッチ S1, S2 を用いて、図 のような回路をつくる。 最初, S., S2 は開いており、各 コンデンサーの電気量は0であった。 次の文の 入る適切な数値を答えよ。 まずS」のみを閉じる。 十分な時間が経過したのち, C2 にたくわえられる電気量は ( 1 ) C である。次に, S, を開いて S, を閉じた。 しばらくすると,Cにくわえら れる電気量は( 2 ) Cとなる。 さらに, S2 を開いて S, を閉じた。 十分な時間が経過 したとき, C2にたくわえられる電気量は( 3 ) Cである。 問題275 276 また,C2, C3 の極板間の電圧は等しい。 Q2 Q3 3.0x10-6 2.0×10-6 Q2 = 3.6×10 - FC 式 ① ② から Q3 を消去して (3) C1, C2 にたくわえられる電気量を Q1 Q2'′ とする (図3)。 Ci, C2 の各 コンデンサーに加わる電圧 VI', V2' は, 2.0×10-6 V'' + V2' = 5.0V なので, + 3.0×10−6 セント 27 10μF と 30μFのコンデンサーの電圧の和は6.0V,20μF と 30 μFの電圧の和は9.0V に等しい。 272 どれか1つのコンデンサーが耐電圧に達したとき、全体にかかる電圧が全体の耐電圧である。 273 (3) C. の下側の極板の電荷とC2の上側の極板の電荷の和は, S. を閉じても一定に保たれる。 274 スイッチ St. S2 の開閉の前後で, C. C2, Ca において、電気量が保存される部分に着目する。 E 5.0V 図3 S₁ E C₂- S₁ 例題26 S₂ A (12. 湘南工科大改) 例題26 C₁ + Qi +Q₂ =5.0.③ 2.0×10-6 3.0×10-6 図3の破線で囲まれた部分の電気量の和は、スイッチの開閉の操作を する前の電気量の和に等しい。 (1), (2)の結果から, その電気量の和 +3.6×10㎡=-2.4×10~6 Q+Q2=-6.0×10 -Q'' +Qz'=-2.4×10% ... ④ 式 ③, ④から, Q を消去して, は, したがって Q2'′ = 4.56×10C 4.6×10C え 直 め

20番　 孤立しているのに電圧があるのは、もともと充電されてるからってことですよね？

54 電磁気 20 I 解 (1) はじめは電圧Vがかか の電 は0である (それは C2 の上側極板が孤立していて 電気量0のままだから)。 実 V'= 一方, C2 の電気量や電 Q=C,V S 1 時間的に追うと、G」の電荷の一部が2に移り の電圧が下がって C2 の電圧が上がりやがて両者 の電圧は等しくなる。 Q₁+0=(C₁+C₂) V' C1 -V [V] また Q2'=C2V'= C1+C2 [C] (2) C1, C2 からなる並列コンデンサーに電圧 Vがかかるから, 全電気量 Q' は Q'=(C₁+C₂) V 並列コンデンサーの電気量の増加はQ'Q=C2V [C] これこそ電池を通った電気量である。 C₁ 次に〈直列〉。直列は,各コンデンサーがは じめ電荷をもっていないという状況からス タートする。全体に電圧 V をかけたのが右の 図 a ありますので CC2V C+C2 通過電気量・ 関連する極板の前後の電気量を押さえる スイッチを通った電気量などもよく問われる。 スイッチにつながる極板はど れかから思考が始まる。 2つ以上の極板につながる場合は, 総電気量の変化を 追えばよい。 20 V A fulのコン /20Vで充電された10μF のコンデン サー C, と, 10Vで充電された40μFの ンデンサー2をつなぎ, スイッチを入れ ると何Vになるか。 図a, bの場合につ いて答えよ。 る席の確保、長時間 ·····ださい +Q C2 合わせて Q₁ +0 C1 図b [V' トクQ=CVの単位は[C]=[F]×[V] が基本だが,[μC]=[μF]×[V] マイクロ でもよい。 10- を表すが両辺にかかっているからだ。 v合わせて V2

Ex.1 基準はなるべく電位の低いところをとるって書いてあるんですけど、どうやって電位の低さがわかるんですか？ 解説をお願いします🙇‍♀️

EX1 10μFのコンデンサーの電圧 V はいく らか。 また, 20μF のコンデンサーの左側 極板の電気量Qはいくらか。 10μF 100 V 20μF 30μF 40 V -Q

27 解説の1行目で、なぜBが高電位になるんですか？ あと、図1の印の部分がどうしてこうなるのか分かりません 解説をお願いします🙇‍♀️

** * 面積Sの3枚の金属板A, B, C を間隔で並べ, 図のように電池や導線で結ぶ。 B上の電荷を求めよ。 次 にスイッチ Kを切り, B を上にxだけ上げたときの BC間の電位差 V' を求めよ。 間隔dのときの容量をC とし,誘電率をco とする。 KI VL A B C C C d d

問1の状況の回路は3枚目の図のように考えられないんですか？3枚目のやり方で解くと答えが間違ってました

Ⅱ 図1のように, 円形導線, 電気容量 C のコンデンサー, 起電力 V の直流電源, スイッ 直線AB, CD が点Oで直交する位置関係である。 円形導線は太さが均一で一様な チ 1,2を接続する。 点Oは円形導線の中心,点A,B,C, D は円形導線上の点で 材質でできており, 全体の抵抗値は R である。 はじめ, スイッチ 1,2はどちらも開 さい。 なお 問 1~4は, 解答の導出過程も示しなさい。 必要な物理量があれば定義 いた状態で,コンデンサーに電荷は蓄えられていなかった。 以下の問1~5に答えな して明示しなさい。 ただし, 円形導線以外の電気抵抗や, 回路の自己インダクタンス は無視できるものとする。 (配点25点) 問1 スイッチ2は開いたままで, スイッチ1を閉じたときに,円形導線の点Dに 流れる電流の強さを求めなさい。