(3)の図1について 緑マーカーで引いたところがどうしてそうなるかわからないので、教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️

例題24 (3) 球殻 <思考> 258. 金属球と電気力線■ 半径Rの金属球Aに電荷Q (Q>0) を与え, 内表面の半径2R, 外表面の半径 3R の帯電していない中空の金属球Bで,両者の中心が一 致するようにAを取り囲む (図1)。 さらに,Bを導線 で接地する (図2)。 クーロンの法則の比例定数をkと し, 図1,2のそれぞれについて次の各問に答えよ。 (1) 電気力線の概形を図示せよ。 図1 (2) Aの中心から距離x(0≦x≦4R)の点,電場の強さEを表すグラフの概形を描け。 B A 長い導線 図2 FAST B (3) Aの中心から距離x (0≦x≦4R)の点の,電位Vを表すグラフの概形を描け。ただ し,電位の基準は,図1では無限遠,図2では接地点にとる。 例題24 セント

見づらいところがあるかもしれないのですが、このように解きました。Vx とかVy って置いたところは等電位ですよね？って言うことは問題で⑵の問題にはなっていないですが、C3に加わる電圧も2/15になるってことでいいですか？ 明日テストなので回答いただきたいです。

題 7 コンデンサーの接続 図のように, 電気容量がそれぞれ C 2C 3C[F] のコンデンサー C1, C2, C3 と, 電 圧V[V] の電池, スイッチ S1, S2を接続し た。 最初 S1, S2 は開いており,C1, C2, C に電荷は蓄えられていないものとする。 電気量について Q=CV1 = 2CV2 この2式より V2=1/1/23V[V], Q=12/23CV[c] (2) (2) S1 を開きS2 を閉じると, C2 と C3 は並列になり, それぞれの電気量, 電圧は図のようになる。 破線で囲ま れた部分は孤立しているので,電荷 の移動の前後で電気量が保存される。 -Q+Q=-Q+Qz' + Q3′ より V 解 (1) C1とC2は直列になり, 図のように充電される。 AB間の電圧について V1 + V2 = V (1) A V S₁ C₁ 5C (1) S1 のみ閉じたとき, C2 に加わる電圧 V2 [V] を求めよ。 (2)次に, S1 を開いてからS2を閉じた。 C2 に加わる電圧 V2 ' [V] を求めよ。 +Q..-Q V₁ V21 B _+Q-Q Q2′+Q3′=Q また、電気量について Q2' = 2CV2', Q3'′ = 3CV;' 2 =1/35[V] 以上の式と (1) のQの値とから V2′= V2′ Thº +Q -Q +Qz' -Qz' C2 S 2 V2′ C3 +Q3' -Q3

良問の風で.コンデンサーの解説に、直列ははじめ帯電していないこと、と書いている割に、100の（4）で、帯電してるコンデンサー相手に、誘導体の挿入を直列と見て解いてます。なぜこれを直列と見ていいのですか？

2 コンデンサー コンデンサー Q=CV V=Ed C = CS=5,6,8 ES EES d f:誘電率 電気量 +Q 電気容量 C E : 真空の誘電率) の誘電率) -Q + =e/so : 比誘電率 静電エネルギー 1/2CV:=1212ev-20 Q² 高電位 + | + + d場E 電位差V 低電位 at 合成容量 並列･･･ 電圧が共通…. 直列... 電気量が共通 W ※ 直列は,はじめ帯電していないこと C=C + C2 + ・・・ 1_1 c = c + 1 ₂ + ... CCC 2 面積S ・試験) E 100 共に面積 S [m²] の2枚の金属板を距離d [m] だけ離して平行板コンデンサーをつくった。 この コンデンサーに起電力 V〔V〕 の電池とスイッチS をつなぎ, Sを閉じて十分に時間がたった (以下, これをはじめの状態とする)。 真空の誘電率をco [F/m〕 とする。 (1) コンデンサーの電気量Qo, 極板間の電場 (電界) の強さE,静電エ ネルギーUはそれぞれいくらか。 (2) スイッチ S を閉じたまま, コンデンサーの極板間隔を2dに広げ た。コンデンサーの電気量と電場はそれぞれ何倍になるか。 (3) はじめの状態に戻し、スイッチSを開き, 極板間隔を2dに広げ NEALS SOL 金属板 O Vo 電池

導体の内部の電場が0になるのはわかるのですが、なぜそのとき導体の表面の電荷が-Q/2になるのですか？

(2) 導体板の上側から無限遠方までと絶縁体 板の下側から無限遠方までは対称的になるの で,上側も下側も同じ本数の電気力線が出る。 導体部分は静電誘導により表面に電荷があら われ、導体板を貫く電気力線は存在しない。 (21 道] + 2t 2лkQ* 田 導体板 絶縁体板④ ④④ 2лkQ * # CHE Q2 Q2Q + Q

(2)bを教えてください！ 答えは⑪です！

105, 福岡大 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 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, (4) に答えよ。 (1) はじめ検電器は帯電しておらず, Zは閉じている。 (a) X を正に帯電させて Y に近づけると, Zはアの図の ようになる。 その理由はイである。 (b) X をYに近づけたまま, Y を指で触れると,Zはウ THE Z 図1 -X -Y の図のようになる。その理由はエである。 (c) Y から指を離した後に X を Y から遠ざけると, Zはオ の図のようになる。 (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, 十分に 近づける。このときZはカの図のようになる。 (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。

最初から分かりません。教えてください🙇‍♀️🙇‍♀️

図1に示すような半径a [m] の導体球Aが真空中に孤立している。 この導体球に電気量 Q [C] を与えた。 ただしQ>0とする。 次の問いに答えよ。 Aa 図 1 [m]x< [m]e C A a 図2 16 [m] (1) 図1で、電荷は A の表面に一様に分布するので、 Aの外側の空間で電場の強さと電位 は球対称となる。 よって, 電気力線は A の表面に垂直に出ていき, その本数の表面全体 の合計はア [本] である。 ただし, クーロンの法則の比例定数は ko [N･m2/C2] とする。 よって, 中心から距離 [m] (≧a) の位置の電場の強さは, 半径rの球の表面積を考えて, [N/C] である。 これはAの中心にQ [C] の点電荷がある場合と同じであるため、 この位置での電位は無限遠を0Vとしてウ [C] となる。 (2) 図2に示すように半径6 [m] (b≧a), 外半径[m] (c>6)の電荷を与えていない中空導 TURAT 体球Bの中に、図1の電気量Q [C] をもった A を 中心を一致させて入れる。このとき 静電誘導によりBの内側表面に [[C] の電荷が現れて一様に分布するため, A の表 面から出た電気力線はすべてBの内側表面に到達する。 このことからAとBの間 (bra) , 電気力線のようすは (1) の場合と同じであることがわかる。 I Bは初め電荷が与えられていなかったので, 外側表面にはオ [C] の電荷が一様に 分布し、Bの外側(≧c) の空間でも電場の強さと電位は球対称となって、 電気力線はB の外側表面から垂直に出ていく。 以上の考察より、 Aの中心からの距離と電場の強さ との関係を最も適切に示しているグラフは カ である。 また, 無限遠方を電位 V=0Vとしたときの距離と電位との関係を最も適切に示しているグラフはキ である。ここで、AとBの電位差を考える。先に述べたように、図2で≧ra の空間 での電場の変化は図1での変化と同じであることから、電位の変化 (電位差) も (1) で考 えた電位の式から求めることができる。 これによると,r=b の電位に比べ,r=αの電位 はク[V] 高いことがわかる。 これは,導体AとBをそれぞれ電極と考えたときの電 位差となる。よって,これらをコンデンサーと考えたときの電気容量Cはケ [F] と 求められる。

写真の赤線部の式はどの式を変形させたものですか？

54 電磁気 そうにゅう 極板間への金属板や誘電体板の挿入 極板間に金属板や誘電体板を入れるとコンデンサーの電気容量が増す。 (I) 金属板の挿入 図1の+Q, -Qに帯電した 極板 AB 間 (容量 C, 間隔d) に, 帯電していない厚さDの金属板 を入れると静電誘導により図2の ように-Q, + Qの電荷が現れ る。 Ar d BI E Q=CV V=Ed + +Q -Q AI TMNE d₁ d2 Bl V=Ed と d=d+D+d より V'=1/(d-D) Q=C'V' &Q=CV *y C² = 2²²₁²= ² D より == C= V' d-D 図2 80008 + [+Q E E ID +Q -Q 図 1 金属 (導体) の中の電場は0であり, 電気力線が通らない。 A の + Qから出 た電気力線を全部吸い取るために, 金属板の上の面にQが現れるわけだ。 このとき電場Eは変わっていないことに注意したい (Q一定はE−定)。 変わったのは AB間の電位差であり,V'=Ed+Ed2=E(d+d2) Q=C'V' V' = E(d₂+d₂) dESTUCH d-D W220+0 この結果は, 極板間隔がd-Dのコンデンサーと同じ電気容量になったこ とを示している。金属板の厚み分だけ間隔が減ったとみてもよい。金属板を 入れる位置は任意であることもわか?

方針だけでもお願いします🙇‍♀️🙇‍♀️

図1に示すような半径a [m] の導体球 A が真空中に孤立している。この導体球に電気量 Q [C] を与えた。 ただしQ>0とする。 次の問いに答えよ。 2 (70) A-a 図 1 Aa 図2 Maje [m]z4 [m] (1) 図1で,電荷は A の表面に一様に分布するので, A の外側の空間で電場の強さと電位 は球対称となる。 よって, 電気力線はAの表面に垂直に出ていき, その本数の表面全体 の合計はア[本] である。 ただし, クーロンの法則の比例定数は ko [N･m2/C2] とする。 よって, 中心から距離 [m] (v≧a) の位置の電場の強さは, 半径rの球の表面積を考えて、 イ [N/C] である。 これはAの中心に Q [C] の点電荷がある場合と同じであるため、 この位置での電位は無限遠方をOVとしてウ [C] となる。 (2) 図2に示すように半径b [m] (b≧a), 外半径[m] (cb)の電荷を与えていない中空導 体球 Bの中に,図1の電気量Q [C] をもったAを中心を一致させて入れる。このとき 静電誘導によりBの内側表面に I [[C] の電荷が現れて一様に分布するため, A の表 面から出た電気力線はすべて Bの内側表面に到達する。 このことからAとBの間 bra) , 電気力線のようすは (1) の場合と同じであることがわかる。 Bは初め電荷が与えられていなかったので、 外側表面には | オ [C] の電荷が一様に 分布し,Bの外側(≧c) の空間でも電場の強さと電位は球対称となって、 電気力線はB の外側表面から垂直に出ていく。以上の考察より, Aの中心からの距離と電場の強さ との関係を最も適切に示しているグラフはカである。また、無限遠方を電位 V=0Vとしたときの距離と電位との関係を最も適切に示しているグラフはキ である。ここで、AとBの電位差を考える。先に述べたように、図2で≧raの空間 での電場の変化は図1での変化と同じであることから,電位の変化(電位差)も (1) で考 えた電位の式から求めることができる。これによると,r=b の電位に比べ,r=αの電位 は 高いことがわかる。 これは,導体AとBをそれぞれ電極と考えたときの電 ク[V] 位差となる。よって,これらをコンデンサーと考えたときの電気容量Cはケ [F]と 求められる。

スイッチが入っている回路に電圧が加わっていなくても電流は流れるのはなぜですか？

この図2で、「指を触れるとアースされて正電荷が指を通って出ていく｣と思ったんですが、自分の考えは誤りですか？

240 第5章 電気と磁気 <発展例題 98 箔検電器 帯電していない箔検電器の金属板に正に帯電した棒を近づけると、箔が開いた (図 1)。次に,棒を近づけたまま金属板に指を触れると、箔が閉じた(図2)。 続いて指 を金属板から放し(図3) 次に棒を遠ざける (図4) と, 箔は再び開いた。 下百 図 1 図2 図3 (1) 図1~4のように箔の開きが変化する理由を説明せよ。 (2) 負に帯電した棒を用いて図 1~4の操作を行っても、 最後に箔は開く。 最後の 状態 (図4) では, 箔に分布する電荷は正・負のどちらか。 舞答 (1) 【図1】 正に帯電した棒を近づけると、静電誘導により、 金属板には負電荷が現 れる。 導体部分の電荷の総和は0であるため, 箔には正電荷が現れる。正電荷どうしの反 発力により,箔が開く。 SBBS COMP 【図2】 金属板に指を触れると、 帯電した棒の正電荷からの引力に より, 人体からの負電荷が指を通って箔に移動する。 この負電 荷と箔の正電荷とが打ち消しあって帯電しなくなるので、 箔は 閉じる (図a)。 導体部分全体では負に帯電している。 【図3】 人体からの負電荷の移動は終わっているので、金属板から 指を放しても変化はない。 図a 【図4】帯電した棒を遠ざけると、 金属板の負電荷の一部が箔にも 移動するので、負電荷どうしの反発力で箔は再び開く (図b)。 (2) 負に帯電した棒を用いると,正・負が (1) と逆になる。 14 正