コンデンサー�F（極板間に働く力）

１．導入

前回はコンデンサー回路の問題を学習しました。回路の問題は入試では頻出です。 よく練習しておいてください。今日はコンデンサーの最後です。以前に学習した 静電エネルギーを使って「コンデンサーの極板間に働く力」を求めてみましょう。 まず，コンデンサーに電荷がたまっている状態は，プラスとマイナスが向き合っているので， 極板間に引力が働きます。よって，その状態を保つためには， 外向きの力を加えておく必要があるわけです。

２．問題（極板間に働く力）

では次の問題をやりながら学習していきます。

解答です。

（１）〜（５）まではこれまでの公式を抑えておけばできるはずです。

（６）では電池が切り離されて回路がつながっていないので，電位差Vは変化します。 ですので，変化後の電位差V’を求めてもいいのですが，電荷Qは変化していないので， 変化後の電気容量C'とQを使う静電エネルギーの式を使ったほうが楽でしょう。

（８）ですが，この一連の動きは「静電気力に逆らって，外力を働かせて距離Δdだけ移動させた」 といえます（このとき「ゆっくり」移動させたのなら，外力と静電気力の大きさは同じ）。 そして「外力がした仕事の分，静電エネルギーが増加した」。 式にすると，ΔW_外力＝F_外力Δd　であり， ΔW_外力＝ΔW（静電エネルギーの増加）です。 これより外力が求まり，静電気力の大きさが求まります。

ここで結果を変形すると，F＝1/2QE　になります。これはいいのでしょうか？

電荷がQで，電場がEならば，F＝QE　にはならないのでしょうか？
これは結論から言うと，「電場から受ける力を考えるとき， 自分自身のつくる電場を考慮してはいけない」ので，F＝1/2QE　になります。
極板間の電場Eはプラスが作る分とマイナスが作る分が足されて「E」になっています。 プラス側に働く力は，マイナスが作り出す電場「E/2」にプラスの電荷Qをもってくるので， F＝1/2QE　になるということです。

ではこれでコンデンサーは終了です。次回からは「電流と抵抗」に入っていきます。

授業を終えて。。。
回路の問題の演習が足りない。しかし，前回もそうだけど実験するなり コンデンサーを身近にするための工夫が必要だ。

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