高校物理

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5分で解ける!誘電体に関する問題

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この動画の問題と解説

練習

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高校物理 電磁気16 練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業
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充電したコンデンサーに誘電体をはさむ問題ですね。

コンデンサーの電位差は電池の起電力に等しい

高校校物理 電磁気16 練習 (1)問題文

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問題文に与えられた情報を図に書き込んでみましょう。

高校校物理 電磁気16 練習 図 赤字の書き込み全てあり

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電池は電位差Vの状態を保とうとするので、 コンデンサーの電位差も同じV となります。コンデンサーの電気容量はCと与えられているので、 Q=CV と求まります。

(1)の答え
高校校物理 電磁気16 練習 (1) 解答

孤立した極板の電気量は変化しない

高校校物理 電磁気16 練習 (2) 問題文

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まずスイッチを開くことで、上の極板は電気的に孤立します。

高校校物理 電磁気16 練習 (2) 上の手書き図

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そのため、 コンデンサーに蓄えられた電気量Qは変化しません。 誘電体を入れても電気量Qは変化しませんが、 電気容量はεrCに変化 します。

高校校物理 電磁気16 練習 (2) 下の手書き図

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電気量Q、電気容量εrCのとき、求めたい電位差をV'とすると、コンデンサーの基本公式より、
Q=εrCV'
と立式できます。あとは(1)の結果をQに代入するとV'が求められますね。

(2)の答え
高校校物理 電磁気16 練習 (2) 図の右側すべて
誘電体
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