高校物理質問スレpart27

1 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2014/09/06(土) 18:26:53.20 ID:???.net

まずは>>1をよく読みましょう

・高校物理以外の質問はお断り
・質問する前に教科書や参考書をよく読みましょう。
・質問者は何が分からないのか、どこまで考えたのかを明記しましょう。
　問題の丸投げはダメです。丸投げに答えるのもダメ。ヒントを示す程度に留めましょう。
・質問者はあらゆる回答者に敬意を表しましょう。
　質問に対する返答には、何かしらの返答を。（荒らしはスルーでおながい）
・回答者がわかるように問題を書くようにしましょう。
　問題の写し間違いに気をつけましょう。
　問題の途中だけとか説明なく習慣的でない記号を使うとかはやめてね。

■書き方
・数式の例　（ちょっとした疑問や質問スレのテンプレも参考に）
　ベキ乗　x^2
　平方根　√(a+b)
　分数式　((x+1)/(x+2))
　三角関数　sin(θ)
・図
　図が必要な場合、画像としてupするか、文字で書くことになります。
　文字で書く場合は、ずれに注意してください。
　MSPゴシックで表示できるエディタや2ch専用ブラウザを使いましょう。
　また、連続する半角空白は単一の空白として表示されるので注意。

前スレ
高校物理質問スレpart26
http://wc2014.2ch.net/test/read.cgi/sci/1399389819/

941 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2015/03/08(日) 08:00:13.08 ID:wqEDVSjD.net

コンデンサーの問題が解けなくて困ってます

0.30 m の平行板コンデンサーがある。極板間に、比誘電率5.0×10^3 のチタン酸バリウムが満たしてあるとき、 コンデンサーの電気容量は何μFか。
ただし、真空の誘電率を8.85×10^-12 F/m とする。
答え 1.3×10^2 μF


私は
比誘電率×誘電率×(S/d)で解こうと思い、計算したんですが
(8.85×10^-12)×(5.0×10^3)×((0.30×0.30×3.14)/(1.0×10^-4))
＝1.3
と10^2 μが消えてしまいます

考え方が根本的に間違ってるのでしょうか？それとも計算ミスでしょうか？
どなたか教えてください

942 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2015/03/08(日) 09:14:10.22 ID:???.net

問題文も正確に書き写せない奴は物理の能力以前に致命的な障害があると何度でもいいます

943 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2015/03/08(日) 10:34:40.64 ID:wqEDVSjD.net

すみません
操作ミスって最初の方消しちゃってました…

0.30 m の平行板コンデンサーがある
→半径0.30 mの円形の金属板2枚を極板として、極板の間隔が1.0×10^-4 m の平行板コンデンサーがある

です…

944 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2015/03/08(日) 10:50:55.06 ID:???.net

>>941
単なる計算ミス。10^(-11+4-1+4)=10^(-4)程度のはず

945 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2015/03/08(日) 11:01:57.42 ID:???.net

>>940
わかりました
ありがとうございました

946 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2015/03/08(日) 11:08:10.48 ID:wqEDVSjD.net

>>944
計算し直してみたらできました
ありがとうございました！

947 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2015/03/12(木) 20:16:17.72 ID:YRTcgcQ1.net

http://i.imgur.com/m6a9hOw.jpg
問題:スイッチ1を閉じ、可変抵抗器の抵抗値をある値に調整した。
そのまま十分に時間が経過したあと、スイッチ2を閉じた。
閉じた瞬間に電流計に流れる電流を測ったところ3E/4R[Ω]であった。
可変抵抗器の抵抗値Rx[Ω]を求めよ。
また、各電池の内部抵抗は十分小さく、電流計の内部抵抗も十分小さい。
最初、コンデンサーに電荷は蓄えられていない。

というキルヒホッフを使う問題なのですが、
はじめ3R[Ω]の抵抗器にIa[A].可変抵抗器にIb[A]電流を流れるとしR[Ω]の抵抗器にIa+Ib=3E/4R[A]
としてキルヒホッフで解こうとしました。
しかし、答えには「コンデンサーにかかる電圧はE/2なので、R[Ω]の抵抗器には電流がE/2R流れ、コンデンサーにはE/4R流れる」
と書かれていました。スイッチ1を閉じ、十分に時間が経過しているのでコンデンサーには電荷が溜まり、電流はながれないはずです。
スイッチ2を閉じても、コンデンサーには電流はながれないと思いましたが、違うようです。

どうして電荷の溜まったコンデンサーに電流が流れるのか教えてください。

948 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2015/03/12(木) 21:15:06.98 ID:???.net

>>947
> スイッチ1を閉じ、十分に時間が経過しているのでコンデンサーには電荷が溜まり、電流はながれないはずです。
君はコンデンサが一度一杯になるともうそれ以上電流が流れないと思っているのかな？
だとしたらそれは大きな間違いだ。
コンデンサというのは両極間の電位差に比例する電荷を溜めることかできる。
よって、一度電流が流れなくなっても電位差を変えればまた電流は流れ出す。

949 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2015/03/12(木) 21:18:10.86 ID:???.net

>>947
コンデンサの電圧が変われば、蓄積する電荷量が変わるので電流は流れます。

950 ：ご冗談でしょう？名無しさん：2015/03/12(木) 21:29:20.32 ID:???.net

>>947
コンデンサに電流が流れなくなったのは、
実はコンデンサが一杯になったからじゃなくて、
抵抗にかかる電位差がゼロになったからなんだよ。

コンデンサにはいつでもどんな大きさの電流も流れることができる。
ただし、電流が流れただけ電荷は溜まり、その電荷に比例する電位差が生じる。
この電位差が抵抗にかかる電位差を変化させ、
それがゼロになれば電流は流れなくなる。

スイッチを切り替えた瞬間は
今まで溜まった分の電荷がそのまま溜まっているから、
それまで生じていた電位差がそのまま生じている。
だからその電位差で抵抗に流れる電流を求めれば、
コンデンサにはどんな電流でも流れられるからその電流がそのまま流れる。