※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:4枚の金属板コンデンサー)
金属板コンデンサーの電位と電場の変化について
このQ&Aのポイント
金属板コンデンサーの電位と電場の変化について調べました。
質問文章では、4枚の金属板コンデンサーのA、B、C、Dの面積と配置について話されています。そして、mとnというスイッチの操作により、電位と電場がどのように変化するのかを疑問に感じています。
具体的には、nを閉じた状態から開いて、その後mを閉じる操作の場合と、nとmを逆に閉じたり開いたりする操作の場合についての比較です。
A B C D
┃ ┃ ┃ ┃
┃ ┃ m ┃ ┃
┃ └─└┘ ┃
┃ n ┃
└─└+電池-──┘
A,B,C,Dは面積が等しく平行に並べた金属板です。
起電力はV。m、nはスイッチです。Dでアースされています。
AB間、BC間、CD間はそれぞれd、2d、3dです。
(1)まずnを閉じ、しばらくしてnを開き、mを閉じる。
(2)まずnを閉じ、しばらくしてmを閉じ、nを開いたときの
(1)の場合
(左側の面の電荷、右側の面の電荷)とあらわすと
まずnを閉じたときは
A(0、+q)、B(-q、+q)、C(-q、+q)、D(-q、0)
こうなってますよね。このときのAB間の電場はE=V/6d。Aの電位はV
それでnを開いてmを閉じると
A(0、+q)、B(-q、0)、C(0、+q)、D(-q、0)
となる。
そうするとAの電位はφA=4d・E
となりますがどうして電位は下がってしまうのですか?
(2)の場合
(1)の場合とどう違うのかわかりません。
Aの電位はそのままなのにAB間の電場は変わってしまうのはなぜですか?
お礼
>(1)(2)の違いは充電してからショートするか、ショートしたまま充電するかの違いです。 > 3つのコンデンサが直列になっていると考えると判りやすいと思います。 >わかりにくい例かも知れませんが、3人の子供にみかんを分けて1人いなくなるのと、 >最初から2人の子供にみかんを分けるのとでは2人の子供の持っているみかんの総数は違いますよね。 とてもわかりやすかったです。 ありがとうございました。