-
![]()
-
![]()
72
た。極板間の電場,電位差,静電エネルギーはそれぞれ何倍になるか。
(センター試験 + 福岡大)
XX (4)(3)に続いて、極板と同形で厚さd.比誘電率2の誘電体を極板間に
入れた。 極板間の電位差 V, を Vo で表せ。X
3/16 100 間隔 だけ離れた極板 A,Bからなる電気容
4305/1
量Cの平行板コンデンサー, 起電力 V の電池と
スイッチSからなる図1のような回路がある。
まず, スイッチSを閉じた。
A
V
B
図1
○○(1) コンデンサーに蓄えられた電気量はいくらか。
(2) このときの極板Aから極板Bまでの電位の
次に,スイッチSは閉じたまま、厚さの金
属板Pを図2のように極板 A, B に平行に極板
間の中央に挿入した。
A
V
P
B
図2
変化の様子を極板Aからの距離を横軸としてグラフに描け。
(3)また,このとき極板Aに蓄えられた電気量はいくらか。
(4)さらに,スイッチSを開いた後,金属板Pを取り去った。このと
きの極板間の電位差 V' ばいくらか。
メト (5) Pを取り去るときに外力のした仕事 Wはいくらか。
6/19
X(3) C, にかかる電圧はいくらか。
_X (4) C2 に蓄えられる電気量はいくらか。
× (5) 抵抗Rで発生したジュール熱はいくらか。
108 起電力が V で内部抵抗の無視できる電池
E, 電気容量がCの平行板コンデンサーC,
抵抗値Rの抵抗R, およびスイッチSを接続
した回路がある。 G点は接地されており,そ
の電位は0である。 はじめSは開いており,
コンデンサーに電荷は蓄えられていない。
E
電磁気
73
(京都産大)
R
(a) まずSを閉じ, Cを充電する。 Sを閉じた瞬間に抵抗Rを流れる
電流は(1)である。
(b)Sを閉じてから十分に時間がたったとき,Cに蓄えられている静電
エネルギーは
(2) である。またこの充電の過程で電池がした仕事
は(3)であり、抵抗Rで発生したジュール熱は(4)である。
(c)次に(b)の状態からSを開いた。最初Cの極板間隔はdであったが、
極板を平行に保ったままゆっくりと2dに広げた。このときA点の
である。 また極板を広げるのに必要な仕事は(6)
とされる。
電位は (5)
であり,極板間に働く静電気力の大きさ(一定と考えてよい)は
(7)
(近畿大 + 防衛大)
(愛知工大 + 静岡大)
R
S2
109 極板 A,Bからなるコンデンサーがあり
[電荷 Q [C] が充電されている。 極板は一辺の長
さが〔m〕の正方形で,極板間隔はd[m] であ
ある。 極板間は真空で, 電場 (電界) は一様とし、
真空の誘電率を co〔F/m〕 とする。
[+] [Q]
-Q
図 1
+Q
A
107 図はコンデンサー Ci, C2, C3 (電気
容量はそれぞれ C, 2C,3C) 電池 (起
電力V) およびスイッチ S. S2と抵抗R
からなる回路である。 最初, スイッチは
どちらも開いており、いずれのコンデン
サーにも電荷はない。
I. まず, スイッチを閉じ, C, と C2
とを充電した。
_ (1) C, に蓄えられる電気量はいくらか。
(2) C2 にかかる電圧はいくらか。
Ⅱ.次にS」を開いてから,S2を閉じ、十分に時間がたった。
A,B間に, 図2のように誘電体を挿入する。
誘電体は一辺1 [m] の正方形で,厚さd[m]
比誘電率 e, である。 誘電体をx [m]だけ挿入し
たとき, 誘電体部分の電気容量は (1) (F)
であり,真空部分の電気容量は (2) [F]だ
から,全体での電気容量は(3) [F] となる。
x
-Q
図2
2.
