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まずは、前回の数学(極限)の解説から!
前回の問題 数学(極限)
<問題>
次の数列{an}の極限を求めよ。 |
<ヒント>
掛け算の極限を考えるのは、難しいものがあるので、これを足し算や引き算に換える方法を考えましょう。すなわち、両辺の対数をとって考えましょう。底は何でも構いません。
<解答>
対数をとって処理することがミソになります。対数はかけ算を足し算にする方法なので、積の形の極限では両辺の対数をとるということは、良くなされることです。
今週の問題 物理(コンデンサー)
<問題>
真空中に平行な2枚の極板があり、その距離はd[m]、面積はS[m2]のコンデンサーがある。はじめに電源につないで、極板間の電位差をVとして、充電を完了した。以下の問いに、d、S、V、⊿d、真空の誘電率ε0だけを用いて答えよ。 (1)極板間に生じる電界の強さEを求めよ。 (2)極板に蓄えられる電気量Q を求めよ。 (3)コンデンサーの蓄えられる静電エネルギーUを求めよ。 次に電源をはずして、極板間の距離を⊿dだけ広げた。 (4)コンデンサーに蓄えられるエネルギーの増加分⊿Uを求めよ。 (5)コンデンサーの極板間にはたらく引力Fの大きさを求めよ。
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<ヒント>
コンデンサーの公式ではなく、仕組み、原理を考えましょう。充電完了後、向かい合う極板は符号で同じ大きさの電荷を帯び、その結果、極板内部の電場は0となり、電荷の移動がない、すなわち、それが充電完了を意味することを理解してくださいね。極板間の電場が分かれば、(1)~(3)は解けます。(4)は電源を外すので、極板間の電位差は変化しますが、電気量保存則から蓄えている電荷の変化はありません。そのことを考えて下さいね。
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