473. 仕事と静二エネルギー画図1のように, 電気容量 C〔F〕 Se S の平行板コンデンサー, 電圧 レ〔V〕)の電池、およびスイッチ | 8 6抵抗器Rを接続する。はじめ, コンデンサーに電荷はな T 『 と一一 かったとする。スイッチSを閉じて十分に時間が経過した。 次の各問に答えよ。 人き導 ) 電池がした仕事と, コンデンサーがたくわえた静電エ ネルギーはそれぞれいくらか。 火に。スイッチS を開いて, コンデンサーの和極板の間隔を ゆっくりと 2 倍に広げた。 (2 極板の間隔を広げるために, 外力がした仕事はいくらか。 人板の間隔をもとにもどした後。比放電率 e.(>1) の誘電 体を。極板間にゆっくり とすき間なく挿入した(図 2 )。 7人を押人するために 外力がした仕事はいくらか。 / クッチSを閉じて, 十分に時間が経過 ン まつい ーー ら向きに何Cか。 時間が経過しだ。 その間, S を通過した正電荷はども っ妥胡3 9

容量は, 極板の間隔が 2 倍に なるので, C/2[F] り, 極板の電荷は テッサーの電 | [れるo 表電エネルギー 0。 は, 証 (CP) 2 | (072) 2(C72) 1 ーー人王細 ーCV* 1 2 (@2 |は 外カがした仕事 ゆ に等しい。 中=今CV | 6 コッデンサーの電気容量は grC【F]となる。(2)と同様に, 静電エネ リキギーの変化 を計算すると, | CM Q7 _ (CI (Oi | 40=3(c.C)*人26 28BO計90 4上' は, 外カがした仕事 Mela符AI MM 1一 C*[JJ Tr に MM メイッチS を閉じた後。コンデンサーにたくわえられる電荷0?は, | の=gCP となる。電池の] (2) コンデンサーの電 気容量は 極板の面積に 比例し, 極板の間隔に反 比例する。 の4ひ>0 から, 静電エ ネルギーは増加している。 @⑬) 比誘電率.の誘電 体で極板間を満たすと, コンデンサーの電気容量 はgs,倍となる。 @(②⑫) (3) コンデンサー | の静電エネルギーは 40=のー0=g.CーCル= (er の! 40>0 から, 右向きに (g.一1) C【C〕の正電 ※ E極と接続きれた極板の電荷の変化0 は。|

rr 7 00ューだの HP F 商 人RNN 73 。 3 1 (3) 電池 : CYア2【JJ、 コンデンサこ : ぅとCP(J) 1 り 出寺6: (②) ぅCPP) ⑬ CYI(JJ (④ 右向きに(s.-1) CY(C) (の一(4)では, スイッチS を開いており、 回路に電流が流れて いない。そのため, ジュール熱によるエネルギーの損失はなく。 外力が した仕事の分だけ, コンデンサーの静電エネルギーが増加する。 解説| (1) 電池は一定の電圧 レ(V〕で, Q=CY【C〕 の電荷を運んで いる。 電池がした仕事 嘱 は. 訪=Oア=C%[J) コンデンサーの静電エネルギー は. =テCPE(J 1) コンデンサーを 人すると C するジュール最によう~ エネルギーが失Df19に め、 227 わえた境二エネルギー 電池が した仕事よりで* さくなる。