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コンデンサのこの問題
https://www.jikkyo.co.jp/kakomon/denken3_kakomon …

の(b)についてですが「下部電極側の電界の強さが」とは上の極板から下の極板までの電界の強さの事ではないのでしょうか

そのように考え、V=Edより「上から下までの極板の電界の強さ」×「極板全体の距離」で計算すると間違いでした。
なぜ間違えているのでしょうか。

質問者からの補足コメント

  • 各部分の比誘電率が違うので全体をε0の部分、ε0εrの部分に分けてそれぞれの電圧を求めて合計するという解説は分かるのですが、

    「上から下までの(=全体の)」Eなのだから、このコンデンサをひとつのコンデンサと考えて「上から下までの電界の強さ」×「コンデンサ全体の距離」で計算する考え方がなぜ間違った考えなのか分かりません。
    どこかおかしいとは分かるのですがどこがおかしいのか分からないです

      補足日時:2017/05/04 08:47

A 回答 (1件)

まず、(a)の解答はどれを選択したのですか?(・・?)


(a)の選択肢で上から下までの電場(電界)の強さが一定であるものは無いですよね(^^;)
ですから、「上から下までの極板の電界の強さ」を単純に使うことが出来ません(-_-)
したがって、誘電体が入っていない部分と入っている部分に分けて電圧を計算して、その合計が答えになります(^^)

多分、以下の事実が誤解を招く原因になったのではないでしょうか?(^^;)
内部が空気のコンデンサーに電圧Vを加える → 生じる電場(電界)の強さE は E=V/d  ただし、dは極板間隔
内部が誘電体のコンデンサーに電圧Vを加える → 生じる電場(電界)の強さはE' はE'=V/d
と、どちらも電場は等しくなる・・・。
これは、正しい事なのですが、この問題の場合、状況が違ってきます。
ところで、この問題ようなコンデンサーを誘電体が入っている部分と入っていない部分に分けて、
3つコンデンサーが直列に接続されているように見る・・・という扱い方はOKでしょうか?
この方法を使って、各コンデンサーに加わる電圧(または、電圧の比)を計算してみて下さい_Φ(・・;)
すると、各コンデンサーに加わる電圧は異なってくる事が分かります(^o^)
つまり、先ほどE=E' となったのは、コンデンサーの極板間隔がd で等しく、かつコンデンサーに等しい電圧が加わったからですが、
今回は、3つにわけた各コンデンサーに等しい電圧が加わっているわけではなく、かつ各コンデンサーの極板間隔が同じわけでもありません(◎◎!)
それで、解説では、誘電率の違う部分に分けて電圧を計算して、それを合計するとしてあるんですね(^^)

疑問点がありましたら、質問をお願いします(^^)

参考になれば幸いです(^^v)
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この回答へのお礼

ありがとうございます!ご指摘の通りです!
(a)は分かったのですが(b)でなぜか混乱していました。
何が分からないかもよく分からないのに解説していただきありがとうございました
何が分からなかったのかも分かりました。ありがとうございました!

お礼日時:2017/05/04 12:13

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