下の写真の問題の解答の (5)の-Qをもつ下側極版の電位が0だからというのはどういうことですか？ (

下の写真の問題の解答の
(5)の-Qをもつ下側極版の電位が0だからというのはどういうことですか？

(6)の外力がした仕事が静電エネルギーの変化に等しいのなぜですか？ (7)の極版をゆっくり移動させているので、外力の大きさは静電気力の大きさに等しいのはなぜですか？

解説お願いします！

No.2 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2024/11/22 20:17

(5) S を開いているから電流は流れていない。

電流が流れていないので抵抗Rの電位差はゼロだから、コンデンサの下側極板の電位は抵抗Rの左側の電位と等しい。抵抗Rの左側は接地されているから電位はゼロ。
従って、コンデンサの下側極板の電位もゼロ。

(6) S を開いているから、コンデンサに電池あるいは接地から電荷が供給されることはなく、コンデンサは「隔離された閉じた系」になっている。
従って、エネルギー保存則から、外力がコンデンサに加えた仕事がコンデンサの静電エネルギーの増加となる。

(7) 「ゆっくり移動させる」というのは、「力がつり合った状態」で変化させるということです。（力がつり合っていなければ「加速度」が生じて何らかの加速度運動をすることになる）
厳密にいえば「極板が動くのだから何らかの加速度は生じているはず」なのだが、「ゆっくり、静かに」ということで「加速度は無視できるほど小さい、ほぼゼロである」ということにしている。

この場合には、「外から加えた外力」と「コンデンサの極板間の静電力」がつり合った状態で極板を動かすことになる。

No.1 回答者： tknakamuri 回答日時： 2024/11/22 13:49

(5) Gの電位が0でRに電流は流れてないから。

(6) エネルギーは保存するから。
(7) 異なるなら「ゆっくり」ではなく加速度運動になるから。