さるぶつ道場 コンデンサー1

コンデンサーの極板間の電位を表すグラフ

　図1のように，真空中に面積 $${S}$$ の2枚の極板A，Ｂを平行に距離 $${d}$$ 離しておき，平行板コンデンサーを作った．Ａには電気量 $${+Q}$$ を，Ｂには電気量 $${-Q}$$ の電荷を与えた．真空中の誘電率を $${\varepsilon_0}$$ とする．

図1

(1) ＡＢ間の電場の強さ $${E_1}$$ ，及び電位差 $${V_1}$$ を求めよ．

　図2のように，両極板の電気量を維持したまま，Ｂに接するように金属板Mを挿入した．このコンデンサーの真空の領域をⅠ，Mの領域をⅡとする．

図2

(2)Ⅰの電場 $${E_1}$$ ，及びⅡの電場 $${E_2}$$ ，及び極板間の電位差 $${V_2}$$ を求めよ．
(3)図2の状態での，コンデンサーの電気容量 $${C_1}$$ を求めよ．
(4)図2の状態での極板間の電位を表すグラフの概形を，選択肢（図4）①～⑧の中から選べ． ただし，Ａの電位を0とする．

　図3のように，両極板の電気量を維持したまま，Ｂに接するように比誘電率 $${\varepsilon_r}$$ の誘電体Dを挿入した．このコンデンサーの真空の領域をⅠ，Dの領域をⅢとする．

図3

(5)Ⅲの電場 $${E_4}$$，及び極板間の電位差 $${V_3}$$ を求めよ．
(6)図3の状態での，コンデンサーの電気容量 $${C_2}$$ を求めよ．
(7)図2の状態での極板間の電位を表すグラフの概形を，選択肢（図4）①～⑧の中から選べ．ただし，Ａの電位を0とする．

(4)，(7)の選択肢

図4

　解答はこちらです．