次の文章は,平行平板コンデンサーに関する記述である。文中の【 】に当てはまるものを答えなさい。また、その答えに至るまでの経緯も記述しなさい。
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図のように,誘電率 \(ε\)0 の空間に 3 枚の極板 A , B , C が,互いに平行に置かれており,極板 A と C は導線で接続され,接地されている。
極板の面積はすべて \(S\) であり, A−B 間, B−C 間の距離は \(d\) である。極板端部の影響は無視するものとする。
極板 B に電荷 2Q を与える。このとき,極板 A−B 間と B−C 間の電界は等しく
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であり、それぞれの静電容量も等しく
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である。
次に,極板 B を C 側に ( < ) だけ平行移動させた状態を考える。このとき,極板 B の A 側の電荷を Q1 ,C側の電荷を Q2 とすると,電荷保存則より
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が成り立つから,極板 B の電位は
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となる。極板 B を移動する前の極板間のエネルギーの和を W ,移動後のエネルギーの和を W′とすると,両者の関係は
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である。
【問題PDF】
【解説】
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【解説PDF】
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