2.電磁気学 07.平行平板コンデンサー   難易度★★★★☆

2.電磁気学

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。

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

であり、それぞれの静電容量も等しく

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

が成り立つから,極板 B の電位は

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

である。


【問題PDF】


【解説】


【解説PDF】


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