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問104
@の状態で金属板には負,箔には正の電荷,Aの状態では帯電体(正)より遠い側の箔にあった電荷(正)がアースによって逃げるので,検電器全体では負に帯電する。この状態で金属板の負の電荷は,正の帯電体によって引きつけられ,逃げられない。また箔にある負の電荷と帯電体による静電誘導によって生じた正の電荷の量が等しいので箔は開かない。Bの状態はAと変わらず箔は開かない。Cの状態になると静電誘導がなくなるので,全体が一様に負に帯電する
問105
(1) (2)
(3) B,Dによる電界E3は
である。
よって,O点でのABCDによる電界E4は
問106
(1)
(2)
(3) q2による電界の強さEBDは
向きはD→C
(4)
問107
(1) C→Dが正の最大でその大きさは 2QV[J]
(2) 電界が保存力場だから。保存力場では始点と終点が決まれば,その仕事は途中の経路によらないという特徴を持っている。
問108
(1)電池の正極は図の上側だから,Aには右から左向きに流れる。
(2) 電荷q=CV=1.0×10−8×200=2.0×10−6[C]
(3) 極板の間隔を半分にすると電気容量は,はじめの2倍になった。Sを開いているから(2)の電荷は保存されているから,求める電圧V 'は半分になる。
∴ V '=200/2=100[V]
(4) 再びSを閉じた後の電荷は,Cが2倍になったから,はじめの2倍の4.0×10−6になっている。
よって,電荷は(4.0−2.0)×10−6=2.0×10−6[C]だけ,Aには右から左に流れた。
問109
(1) 誘電分極によって誘電体の上側に負,下側に正の電荷が生じる。スイッチを入れたままだから極板間の電位差は等しい。誘電体を挿入することにより電気容量が増加するので,極板の電荷は増加する。
(2) スイッチを開いたから極板の電荷は保存される。電気容量は減少したので,電位差は増加する。εr>1だからεrV
(3) はじめの電気容量をC0とすると