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たのしい電気教室

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[2479] 物理の問題について・・・ 投稿者:香織 投稿日:2008年06月24日 (火) 04時54分
おはようございます。物理を勉強してたら、よく分からない問題に突き当たりました。

どうやって解けばいいのでしょうか?どうか、解答よろしくおねがいします。


問題

図のような、1辺の長さがL[m]の正方形の極板を間隔d[m]に保った平行板コンデンサーがある。極板の間は真空であり、真空の誘電率をε。[F/m]として次の問いに答えよ。

(い)

コンデンサーの電気容量Cをd、L、ε。を用いて答えよ。


(ろ)

スイッチSを閉じ、電圧V[V]の電池をコンデンサーに接続する。コンデンサーに蓄えられる、電気量Q[C]、及び静電気エネルギーU[J]をそれぞれd、L、ε。およびVを用いて表せ。


(は)

(ろ)のとき、正の極板からd/3[m]離れた点Aでの電界の強さE[N/C],および電位V”[V]はいくらか。


頭悪くてすいませんどうか、よろしくおねがいします。
■[2481] RE:物理の問題について・まっちゃん(2008年06月24日 (火) 15時56分)
香織さん、学生さんでしょうか?
タイミングよく、この1週間はたっぷり時間がありますので、図面の描き方を思い出しながら、やってみましょう。

(い)コンデンサーの電気容量Cをd、L、ε。を用いて答えよ。

極板の面積をSとすると、コンデンサーの電気容量Cは面積Sに比例して、間隔dに反比例しますから
  C = ε。・S/d = ε。・L^2/d

(ろ)スイッチSを閉じ、電圧V[V]の電池をコンデンサーに接続する。コンデンサーに蓄えられる、電気量Q[C]、及び静電気エネルギーU[J]をそれぞれd、L、ε。およびVを用いて表せ。

静電容量Cは単位電圧(1V)をかけた時の貯められる電気容量のことです。これから、電圧Vをかけた場合貯められるの電気量(電荷)Qは
 Q = C・V
   = (ε。・L^2/d)・V
静電気エネルギーUは
 U = (1/2)C・V^2
   = (1/2)(ε。・L^2/d)・V^2

(は) (ろ)のとき、正の極板からd/3[m]離れた点Aでの電界の強さE[N/C],および電位V”[V]はいくらか。

図面を参照してください。
このコンデンサは平行板コンデンサで、相対する極板の面積は等しく、また中の物質も均一です。このことより電位傾度つまり電界の強さEは
 E = V/d
また、A点はゼロ電位より2/3dの位置にありますから
 A点の電圧 = (2/3)・V
■[2482] 図面添付まっちゃん(2008年06月24日 (火) 16時00分)
実に、久しぶりに図面を描いてみました。
(この質問のおかげで、おもいだすことができました)
人皆師です。ありがとうございます。
■[2484] ありがとうございます香織(2008年06月26日 (木) 21時55分)
こんばんは。
パソコンの不具合で返信が遅くなりました。ごめんなさい。

まっちゃん先生大変分かりやすい解説ありがとうございました。
物理の中でも電気系は特に苦手でしたが、解説が上手いおかげで、間単に理解することが出来ました。本当にありがとうございました。


たびたび、すいませんが、もう一つ分からない問題が出てきました。別にレス立てて質問したいと思います。そちらの方もどうか解説お願いします。

ありがとうございました。




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