高校物理の質問です 写真の問題の続きなのですが、『 Ex2で、続いてスイッチを切り、挿入した金属板を

高校物理の質問です

写真の問題の続きなのですが、『 Ex2で、続いてスイッチを切り、挿入した金属板をゆっくり引き抜くのに要する仕事w2はいくらか』という問題がわかりません

電池の仕事+外力の仕事＝静電エネルギーの変化+ジュール熱
という式が成り立ち、この問題では 「ゆっくり」動かすのでジュール熱は無視できるようですが、
解説ではw2＝静電エネルギーの変化
となっていました

電池の仕事がないのはなぜですか？
私の考えでは、スイッチを切るのでQは変わらず、金属板を抜くことによりコンデンサの電気容量が4/3cからcになるので電圧はvから4/3vになる
電池の仕事はQV＝CV^2だから
電池の仕事はc×(4/3v)^2 - 4/3c×v^2＝4/9cv^2

なぜこのようにならないのですか？

質問者からの補足コメント

• コンデンサについて理解できておらず公式を覚えているだけなので、教科書に戻ってもう一度やり直そうとおもいます。
  
  お二方ともありがとうございました。

    補足日時：2018/08/10 23:44

No.1 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2018/08/09 18:46

＞電池の仕事がないのはなぜですか？

スイッチを切っているから、電池は何もできません。
電池は何によって仕事をすると考えているのですか？

＞私の考えでは、スイッチを切るのでQは変わらず、金属板を抜くことによりコンデンサの電気容量が4/3cからcになるので電圧はvから4/3vになる
＞電池の仕事はQV＝CV^2だから
＞電池の仕事はc×(4/3v)^2 - 4/3c×v^2＝4/9cv^2
＞
＞なぜこのようにならないのですか？

電池の仕事って、CV^2なの？　(4/9)CV^2 なの？
あなたの文章自体が矛盾していますよ？　（多分、前者は公式、後者は値を代入したもの、というおつもりでしょうが）

それに、仮に電池がするとしても、仕事は
　(1/2)QV = (1/2)CV^2 = (1/2)Q^2 /C
ですよ。

ここでは、電池は何も関係なく、コンデンサーの静電エネルギーの増減は「金属板を出し入れする外力」のする仕事によります。
それがエネルギー保存則です。

「公式」ではなく、実際に起こっている「物理現象」を想像できるようになってください。

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/08/09 23:14

スイッチ切っているのだから、電池はもう当然全然全く関係無い。

電極間の静電エネルギーだけを考えればよい。

静電エネルギ―=(1/2)Q^2/静電容量
Qはー定で(4/3)CV

この関係から静電エネルギ―の差を求めればおしまいです。