高校物理

高校物理
5分でわかる!コンデンサーの極板が引き合う力

2
Movie size

5分でわかる!コンデンサーの極板が引き合う力

2

子どもの勉強から大人の学び直しまで
ハイクオリティーな授業が見放題

カンタン登録1分

この動画の要点まとめ

ポイント

極板が引き合う力

高校物理 電磁気20 ポイント1 全部

これでわかる!
ポイントの解説授業
lecturer_avatar

今回は コンデンサーの極板が引き合う力 について解説します。

極板をつり合いの力で移動させる

lecturer_avatar

電気量Qを充電したコンデンサーについて考えます。コンデンサーは2枚の極板でできていますよね。正極板の電気量が+Qのとき、負極板の電気量は-Qとなり、2つの極板間はプラスとマイナスなので互いに引き合う力Fがはたらいています。

高校物理 電磁気20 ポイント1 左の図 外力と外力の矢印カット

lecturer_avatar

この引力Fを求めるために、下の極板を固定させて、上の極板をつり合いの力で移動させることを考えましょう。すなわち、上の極板に引力Fと逆向きで同じ大きさの外力F'を加え、ゆっくりとΔd動かすのです。

高校物理 電磁気20 ポイント1 2つの図

外力の仕事=力学的エネルギーの増分

lecturer_avatar

極板をきわめてゆっくり移動させるとき、外力F'は極板が引き合う力Fと同じとみなすことができます。外力F'が極板をΔdだけ動かしたとき、 外力は仕事をした ことになりますね。仕事は (力)×(移動距離) なので、 W=FΔd と考えられます。

高校物理 電磁気20 ポイント1 2つの図

lecturer_avatar

ここで 仕事は[J]で表され、力学的エネルギーの変化に等しい ということを思い出してください。ただし、極板は運動前後で静止しており、運動エネルギーの変化は0[J]となります。したがって、最初にコンデンサーが蓄えている静電エネルギーをU、距離がΔd広がった後の静電エネルギーをU'とすると、
W=U'-U=ΔU
が成り立ちます。 外力がした仕事Wは、静電エネルギーの増分ΔUと等しくなる のです。

高校物理 電磁気20 ポイント1 クマさんのまとめ 空欄埋める

lecturer_avatar

仕事W=FΔdと静電エネルギーの増分ΔUが等式で結べれば、力Fを計算することができますね。このポイントをもとに、極板の面積Sと真空の誘電率ε0が与えられているとき、極板が引き合う力がどう表されるかを練習問題で求めていきましょう。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

コンデンサーの極板が引き合う力
2
友達にシェアしよう!
Logo black
Register description
  • すべての授業の「要点まとめノート」「問題・解答」をPDF無料ダウンロードできる
  • 学校で使っている教科書にあわせて勉強できる
  • わからないところを質問できる

      会員登録をクリックまたはタップすると、利用規約・プライバシーポリシーに同意したものとみなします。