比誘電率が1の空間中に、一辺の長さがLの正方形の極板をもつ電気容量Cの平行板コ
ンデンサーがある。 図1のように、比誘電率が &, で一辺の長さがLの正方形の断面を持ち,
厚みが極板間隔と等しい誘電体を、このコンデンサーの極板間に挿入する場合について以
下の問いに答えよ。 図
8
ww
誘電体
X
L
B
a
„ŠŤj0j54
2
A
& X
SH
問1 極板間の電位差がVになるように充電した後, 充電に用いた電源を取り外した。この
誘電体をゆっくりと挿入する場合について以下の問いに答えよ。
(1) 誘電体をxだけ挿入したときのコンデンサーの電気容量はいくらか。キット (1)
前問の場合の静電エネルギーはいくらか。
(3) 誘電体の挿入前 (x=0) と完全に挿入した状態(x=L)を比べると,静電エネルギーの
変化はいくらか。
挿入時に、誘電体が受ける力の向きを答えよ。 また、その理由を簡潔に説明せよ。
宗
Ə
問2 極板間の電位差をVに保ったまま、 誘電体をゆっくりと挿入する場合について以下
の問いに答えよ。
(8)
(1) 誘電体をxだけ挿入したときの極板上の電荷と静電エネルギーはいくらか。 来
(2) さらに誘電体を4xだけ挿入したときの極板上の電荷の変化量はいくらか。
(3) 前問の場合のコンデンサーの静電エネルギーの変化はいくらか。
(4) 誘電体をさらに4xだけ挿入するのに外から加えた力の大きさと向きを答えよ。
\1
ク
