物理の電磁の問題です。この問題のivとvがわかりません。ivは静電ポテンシャルを使うということはわかっているのですが、使い方がわかりません。教えていただけると幸いです。

(1) 点 (a,0,0)に点電荷-α, 点 (-α, 0, 0) に点電荷+2g をそれぞれ置く。 電荷の周囲は真 空とし, 真空の誘電率を∈。 とする。 (i) ry-平面内でこれらの電荷の周りの電気力線と静電ポテンシャルの概形を描け。 (ii) 原点(0, 0, 0) での静電ポテンシャルと静電場のベクトルを求めよ。 (iii) 点(0, 4, 0) での静電ポテンシャルと静電場のベクトルを求めよ。 a, (iv) 点電荷 Q を原点(0, 0, 0) から点 (2a, 0, 0) に移動させた際に静電場が電荷にする仕 事と,点(0,0, -a) から点(0, 0,α) に移動させた際に静電場のする仕事をそれぞれ 求めよ。 (v) これらの電荷から十分離れた点 (x,y,z) (即ちr=(x^2+y^2+z^)1/2>>αとなる点)での 静電ポテンシャルを求め、 どのようなポテンシャルになっているか説明せよ。

なぜこれは電位が急に足し算をし出すんですか？ 意味がわかりません。位置エネルギーなら2dの点だけでいいじゃないですか。何やってんですかこれって。 図で教えてくれると助かります。

09316 T〔N〕と 。 り、 7 320 だけ離 ニ運ぶ →B /m 低いから 1773年にキャヴェンディッシュが発見していた。 電気力線と等電位線 物理 例題 69 の点電荷がある。 クーロンの法則の比例定数をko とし,重力の影響は考えない。 真空中で, x軸上の原点に電気量4gの正の点電荷, x=dの位置に電気量4の正 (1) 軸を含む平面内の電気力線の様子を表す図として最も適当なものを下の① ~④の中から選べ。 ただし, 図中の左の黒点は、軸の原点、右の黒点はx=dの 位置を示す。 なお, 図では電気力線の向きを表す矢印は省略してある。また, 等 ■位線を表す図として最も適当なものを, ①~④の中から選べ。 Q (2) x軸上で電界が0になる点はどこか。 0- xxx 1-X 1-43 3 質量(m,正の電気量 Qをもつ荷電粒子をx軸上のæ=2dの点に静かに置いた。 の電荷がx軸上の無限遠点に行ったときの速さを求めよ。 ① センサー 101 電気力線 ①接線が電界の方向 ②密→電界が強い 疎→電界が弱い ③正電荷(無限遠) から 負電荷 (無限遠) ヘ ④等電位面と直交 ⑤ Qから出る電気力線の 本数N=4kQ N ⑥E= andal S (SE に垂直な面積) 等電位線 地図の等高線に対応 正電荷→山の頂上 負電荷→海底の谷底 りになる点あいる センサー102 センサー 103 真空中の荷電粒子の運動 ~mv²+qV=- 2 (重力を考えない場合) Furk 解答 (1) この場合、電気力線は正電荷から出て無限港に行く。 *********** ------- 本数は電気量に比例する。 答えは④ 実際は三次元なので,この平面内の本数が電気量に比例すると は限らない。 等電位線は地図の等高線に対応する。 電気量の絶対値が大き いほど等電位線は密になる。 答えは ② (2) 世界の強さは+1Cの電荷が受ける力である。電界がOK なる点の座標をx(0<x<d) とすると、クーロンの法則よ り ko v=kx²² 4g×1 2² = ko g×1 (d-x)² これより (3-2d) (x-2d) = 0 V=ko エネルギー保存 mx02- 4q 9 + ko (2d-d) 2d ▶309 316 x=2dの点では電界の向きが同じなので不適。 ( 3 無限遠点を電位の基準とすると, x=2dの点の電位Vは, 3koq ....... (1) d +|QV|=| ①②より, v= GK Fr Bxx cd) mu²+Qx0 6koqQ md 2 ゆえに, x= d 3 物理 基礎 物理 24 電界と電位 197

明治大学の過去問です。 1枚目の11と12がわかりません。3枚目は12の選択肢です。どなたか教えていただきたいです 11は-2Q/3、12はEが正解です

Ⓒ2√5 8 の解答群 √√2 2 L V6 Ⓡ L 2 〔II〕 次の文中の C [® F に与えた電気量は 描いた図は 12 √3 2 √7. 2 © L ©L G√2L 9 から 16 から一つ選び,解答用紙の所定の欄にその記号をマークせよ。 ⒸVEL に最も適するものをそれぞれの解答群 真空中に,点Oを中心とする半径R 〔m〕 の不導体球Iがある。この球の内部 は一様に正に帯電しており, 全体で電気量Q〔C〕をもつ。 クーロンの法則の比 例定数をk [N･m²/C2] とする。 (1----) 38 @ (^-^) MO 0 1. 図1のように、点Oを中心とする不導体球Ⅰより大きな半径r 〔m〕 の球面 Sを考える。電場(電界)の強さがE[N/C〕 のとき,電場に垂直な面を単位 面積あたりE本の電気力線が貫くと定めると, 球面Sを貫く電気力線の本 数Nは, S内に含まれる電気量を用いて N = 9 である。 球面S上の inpony 電場は面に垂直であるので, S上の電場の強さは は 〔N/C〕となる。 このように,帯電体の外側の電場は,帯電体を囲む曲面の内部にある電気量 4 AV で定まり、点Oに同じ電気量をもつ点電荷があるとみなすことができる。 この不導体球Iを,図2のように点Oを中心とする中空の導体球殻ⅡIで囲 10 んだ。導体球殻 ⅡIに電荷を与えて帯電させると、導体球殻ⅡIの外側の電場 Q は、点Oに電気量 200 の点電荷があるときの電場と等しくなった。導体球殻IⅡI 3 11 である。また,不導体球Iの外側の電気力線を である。 Bように、下痢止 た点での単板 と点0での電 ただし、電力の基準は無

（d）と（f）の図がどうなるか分かりません。教えてください。

例題 4.1 次の場合で, まわりの様子がわかるように電気力線を描け.(向きも記入せよ.) (a) 正に帯電した十分に広い平板. + + 44444 + + + ♥ VA (c) 2個の点電荷+Q と Q. ↓ ↑E- (e) 十分に広い2枚の平板を平行に並べ, 電荷+Q, -Q を一様に分布させる. E+↑ ↓打ち消し合う 2倍になる (b) 負に帯電した十分に広い平板. 打ち消し合う (d) 2個の点電荷 +Q と +Q. ↓ (f) 十分に広い2枚の平板を平行に並べ, 電荷Q-Q を一様に分布させる. 無限に広い平板の場合、 一様な電場 (電気力線が等間隔で平行な直線) ができる.

東工大物理の過去問で質問です 電磁気の問題(d)ですが、加える外力が−になる理由を知りたいです

44 平行板コンデンサーにおける振動 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 行板コンデンサーを, 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から距離を隔てて極板に対して平行に置 く。 真空の誘電率をE0として以下の問に答えよ。 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, 金属板の抵抗,重力は無視する。 また金属板の厚さも無視する。 A [A] 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。 L x d 1 コンデンサー 317 P SW (2012年度 第2問) B 図 1 (a) 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。 團 (b) 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。 (c) 問(b)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。 團 (d) 問 (b)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+4x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 |4x|は十分小さく. (△x) 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 ることを意味する。 微小 変位の間は金属板Pにはたら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。

傾きがなぜこのようになるかわかりません。特に最後のやつ、なんで曲がった感じになるのかわかりません。判別の仕方わかる方、教えてくれると嬉しいです

電気力線の本数に等しいとして, 導体棒から[m] 黄 (4) 電界 だけ離れた点の電界の強さE〔V/m) を求めよ。 Ovo Vo M B 820 平行極板間の電界右図のように、真空中に平行に置かれ た2枚の十分に広い電極 ABと目の細かい金属の網Mがある。 A から網M およびBまでの距離はそれぞれ①つであり、Aの電位は 0 B と網Mの電位はV^V^>0)である。 Aからの距離を工とする。当たり の中心に電子(電荷c. 質量 m) を静かに置いたところ、電子はエ の正の向きに運動を始め,網 M を通り抜けてBに到達した。電子が 通る軌道上の電位V 電界の強さEおよび電子の速さんをこの関数 として、横軸にをとったグラフに表せ。 ただし、重力の影響は考 えないものとする。 331 電界と仕事 右図に示したアークは 点0 を中心と 201 1 Hall Vo T IC 2

コンデンサーの問題で電極が挟まると全く理解不能になります。これらの問題の解説お願いします🙏

7 コンデンサー回路と電気力線 図1のように,起電力 Vの電池につながれた 面積 S の平行極板 A, B を間隔 3dで真空中に 置く。 B は接地 (=電位の基準とする) してお り,極板は十分大きく,極板間の電場は一様と 考えてよい。はじめにスイッチ S を閉じ,平 S,\ 行極板 A, B からなるコンデンサーを充電させ た後, Aから距離dのところに極板 A と同じ 電気量を帯びた金属板Cを平行に挿入した。 金 属板Cの面積は極板 A, B と同じでその厚さは十分小さいものとし、 真空の誘電率を " とする。 図 1 (1) 極板 A, C間の電場及び極板 B, C間の電場はそれぞれいくらか。 (2) この回路において, 極板 A,B,Cの位置の電位はいくらか。 (3) スイッチ S を閉じたあと, 極板 Aに蓄えられている電気量はいく らか｡ (4) スイッチ S を閉じたまま, 極板Cを極板Bに近づけていくと,極 板Aに蓄えられる電気量は増える, 減る, 変わらない}のどれか。 る。 また電圧V=Vの電源を図の向きに設 3 3 AC B 次に,図2に示す回路において,極板 A, C, からなるコンデンサー (コンデンサー AC), 極板 C2, B からなるコンデンサー (コンデン サー C2B)は,それぞれ間隔d, 2d で, 図 1 のコンデンサーと同様に面積Sの極板からな S2 d S3 d 2d A C₁ C2 B 2 A P 置する｡ (5) 全ての極板に電荷がない状態でスイッチ S3 を閉じたあと, 極板 B に蓄えられる電 気量はいくらか。 (6) (5) に続いてスイッチ S3 を開いてからスイッチ S2 を閉じたあと, 極板 B に蓄えられる電気量はいくらか。 (7) (6) のとき、図2の点Pの電位はいくらか。 2d 図2

1枚目のbの答えは③なのですが何故ですか？ 2枚目の図2のV'のようになる気がするのですが…

22:00 11月21日 (火) 図1(a)のように、極板間の距離が 3d の平行板コンデンサーに電圧 Vo を加えた。次に、帯電していない厚さd の金属板を、図1 (b)のように極板間 の中央に、極板と平行となるように挿入した。 極板と金属板の面は同じ大きさ同じ形である。 また、 図1(a) および(b) のように、 左の極板からの距離 をxとする。図中には、両極板の中心を結ぶ線分を破線で、 x = d および x = 2d の位置を点線で示した。 Vo V d 2d 3d x V Vo (5) V 0 d 2d 3d 図1 (問1) 図1(a)および(b) において、 十分長い時間が経過した後の、 両極板の中心を結ぶ線分上の電位V と xの関係を表す最も適当なグラフを、次の ①~⑥のうちから一つずつ選べ。 ただし、同じものを繰り返し選んでもよい。 Vo Vo (a) d wakariyasui.sakura.ne.jp x 2d 3d (3) Vo (6) V Vo 1 金属板 d 0 d 2d 3d Vo (b) ・X 2d 3d x V Vo d 2d ①10% | 3d ・x ↓

（2）の問題でXを接地することで、金属板X、Yは平行板コンデンサーを構成する、という解釈であってますか?

A ◇96. 〈箔検電器〉 図1のように, 絶縁体の棒をつけた金属板Xと, 箔検電器がある。 箔検 電器の金属板をY, 箔をZとする。 次の文中の ( 内は正しいものを選 択し、内に入れるのに適当なものを、 解答群の中から1つ選べ。 また, (3) 答えよ｡ (1) 初め検電器は帯電しておらず, Zは閉じている。 (a)を正に帯電させてYに近づけると, Z は (ア.開いた・閉じたまま の状態になる。その理由はイである。 標準問題 Z (b)XをYに近づけたまま, Yを指で触れると,Zは (ウ. 開いた・閉じ た)状態になる。その理由は エ である。 (c) Yから指をはなした後に X をYから遠ざけると, Zは(オ.開いた・閉じた)状態にな 図 1 Y る。 X (2)次に検電器を正に帯電させて, Zを開かせておく。 (a) 帯電していないXを, Yの真上からXとYが平行になるようにして近づける。このと Zの開きは (カ.大きくなる・小さくなる)。 (b) その後,Xを指で触れて接地した。 このときの X,Y,Zの電位を, それぞれ Vx, Vy, Vz とすると, その大小関係はキ となる。 (c) Xから指をはなした後に, X を Y から遠ざけた。 このときXに蓄えられている電荷は (ｸ.0・正・負)である。 (3) 図2のように, 金属の板で囲んだ箔検電器に, 帯電した物体を近づける と, 箔の開きはどうなるか。 またその理由も書け。 解答群 ① XはYに接触していないので, XからYへの電荷の移動が起こら ず, 箔には変化が生じないから ② 静電誘導により電子が箔に移動し、 その結果, 負に帯電した箔どう しで斥力がはたらくから ③ 静電誘導により, 電子が金属板に移動し、 その結果, 正に帯電した 箔どうしで斥力がはたらくから 指は絶縁体なので, 指を通しての電荷の出入りはないから 図2 ⑤ 指を通して、箔検電器の外から電子が入ってきて、 箔の電荷が中和されるから ⑥ 指を通して, 箔から検電器の外へ電子が出ていき, 箔の電荷が中和されるから ⑦Vx<Vy<Vz ⑧ Vx=Vy<Vz 10 Vx> Vy> Vz ⑨Vx <Vy=Vz 13 Vx=Vy= Vz ①1Vx=Vy > Vz 12Vx > Vy=Vz [福岡大 改〕

写真の問題についてですが、わからないことが2つあります。 ①赤線部に「電気力線は直線Lに垂直になる」と書かれていますが、解説を見ると、電気力線は半径rの円柱の側面を貫いてることになっていますが、Lと垂直な電気力線は、左右上下の4方向のみではないのでしょうか？ ②なぜ、半径r... 続きを読む

7* 一直線上に, 単位長さあたり [C/m〕 の正電荷が一様に分布している。 の直線から 〔m] 離れた点での電場の強さを求めよ。 24+ 7 E= L N= S HAL ww 2 対称性から電気力線は直線Lに垂直 になる。 L に沿って長さ1〔m〕 の部分に は ol [C] の電気量があり, N=4mk.ol 〔本〕 の電気力線が出て, 半径r[m]の円 柱面(表面積 S =2πr.l) を貫いている。 対称性から面上の電場Eは共通であり Amkol 2ko (N/C) 2πrl r (6