京大物理'08年前期[2]検討

京大物理'08年前期[2]検討

[2](解答はこちら)　エネルギー密度を聞いている点と問2を除けば、コンデンサーの頻出問題です。京大受験生であれば、解法でまごつくことはないはずです。計算がやや面倒なので計算ミスに注意すべき問題でしょう。
コンデンサーに誘電体や導体を挿入する問題では、コンデンサーを誘電体や導体が挿入されている部分と、挿入されていない部分とに分けて、直列・並列の合成容量の公式を用います。
また、極板間の電界は、平行板コンデンサーでは一様なので、極板間電圧V，極板間の電界E，極板間距離dに関する公式：

を用いることができます。
静電エネルギーUは、

です。これらの基本公式を使いこなせるように、よく練習を積んでおいてください。
起電力Vの電池が静電容量Cのコンデンサーに電荷

を送り込むときにする仕事Wは、

です。コンデンサーが貯め込むエネルギーは

なので、残りの

は何らかの別の仕事に使われます。この問題では、導体を引き込む仕事に使われます。
問2が何か裏のある問題なのか、と、思わせますが、裏の裏をかく問題なのでしょう。

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