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極板LとNは繋がってるのでQがかわります。
極板Mにトータルで帯電してる電荷はかわりませんけど、右側に生じる電荷と左側に生じる電荷の比率は状況によってかわりますし、右と左の電荷の移動は可能です。
Physics
มัธยมปลาย
เคลียร์แล้ว
この問題の⑶について質問です｡解説を見ると，Q についての計算があったのですが，Sを開いたままなので，Qは変わらないのではないかと思いました｡何でQについて計算しないといけないんですか？
20 コンデンサー
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20 コンデンサー
3枚の同形の極板L, M, N を平行に並べ、図
のように起電力 Vの2個の電池をつなぐ。極
板L,Nは間隔 2αを保って固定してあり, M
はL,Nと平行を保って移動できる。
LとNの中央を原点としてx軸をとり, M
の位置座標をx (-a<x<α) とする。
まず, 極板 M をx=0に置き スイッチSを
閉じる。このときのLM間および MN間の電
気容量をそれぞれC とする。 次に, Sを開い
た後,Mを位置xまで静かに移動させる。
(1)x = 0 で, 極板 M がもつ電荷 Q を求めよ。
L
Vo Vo
S
a
a
M
IN
x
(2) 位置xで, LM 間および MN 間の電気容量 C1 と C2 を求めよ。
(3) 位置 x で, 極板N のもつ電荷 Q を求め,これをx の関数とし
A
て図示せよ。
(4)アース電位を0として, 位置 xでのMの電位 VM を求め,これを
xの関数として図示せよ。
(5) 位置xでSを再び閉じる。 Sを通る電気量 (正とする) を求めよ。
またSを通る向きは上向きか下向きか。 必要があれば, x>0.
0 の場合に分けて答えよ。
(6)Mをx = 0 に戻し, Sを開く。 そして, Mを一定の速さで右
(東京大+慶應大)
動かす。 Nに流入する電流 I を求めよ。
Level (1),(2)(3)~(5)(6)★★
a-x
(3)Lと N の電位は等しいから、 2つのコンデン
30Vo
Vo
//1
F
サーの電圧は等しく,V とする。
L
M
IN
C1
C2
図の電気量 Q1 Q2 は
+ Q1
-Q Q1-Q2
a
Qi=CiV=
CoV
・①
a+x
+Q2
Q2=C2V=
a
CoV
.....
(2)
a-x
Sが開かれ,M の電気量は保存しているので
-Qi+(-Q2)=-2CoVo
①~③より V=
v=d-xvo.....④ (4)
a2
QN = + Q₂ = a + x Cov
a
⑤
a+x
a-x
VV-
QN
2Co Vo
Co Vo
以上,一応x>0 を想定して解いているが,
→x
x < 0 でも式は同じであり,QNのグラフは右
のように直線になる。
-a
0
a
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なるほど，ありがとうございます