2021年09月15日

高校物理「コンデンサー」0.20μFのコンデンサーと40Vの電源の回路B

高校物理「コンデンサー」0.20μFのコンデンサーと40Vの電源の回路B

電気容量が0.20μFのコンデンサーの両端に、スイッチと40Vの電源をつなぎ、スイッチを閉じて充電した。次の問いに答えよ。

(1) コンデンサーに蓄えられる電気量を求めよ。

(2) スイッチを開いたのち、極板間の間隔を2倍にした。このとき極板間の電位差はいくらになるか求めよ。

(3) (1)の状態で、スイッチを閉じたまま極板の間隔を2倍にした。このときコンデンサーに蓄えられる電気量を求めよ。


この記事では(2)を解説します。


センター過去問




「スイッチを閉じたまま」ということは、電流が流れるので、極板間の電位差はそのまま。
極板の間隔を変えると電気容量が変化し、その電気容量の変化に応じて電気量も変化する。と考えられます。

(2)でも述べたように、コンデンサーの電気容量Cは、極板の面積S、極板の間隔d、誘電率εを用いて、

C=ε・S/d

で表されます。

今回の問題では、極板の間隔を2倍にするので、dが2倍になります。
右辺の分母が2倍になるので、電気容量は半分になります。


そして、電気量Q,電気容量C,電位差Vの関係はQ=CVです。

電位差は変わらず、電気容量が半分になるので、蓄えられる電気量も半分ですね。

(1)のときの電気量は、8.0×10−6Cだったので、これを半分にしたものが(3)で求める電気量です。
つまり、

8.0×10−6×1/2=4.0×10−6


この問題の最初に戻る→最初の状態でコンデンサーに蓄えられる電気量


◆関連項目
コンデンサー、電気容量
電気・磁気まとめ


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posted by えま at 07:00| Comment(0) | 高校物理 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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