第三種電気主任技術者試験 静電気と電磁気 練習問題 第3問: 空気中に置いた平行平板コンデンサを直流電源で充電した後、電源から切り離した。その後、極板の面積を変えずに、極板間の距離を 2 倍に広げた。このときの変化の記述と

正解: 1. 静電エネルギーは 2 倍になる。

「静電エネルギーは 2 倍になる」が正しいです。電源から切り離したので、極板の電荷 Q は一定のままです。平行平板コンデンサの静電容量は C = ε₀S/d なので、間隔 d を 2 倍にすると C は 1/2 になります。電圧は V = Q/C より 2 倍、電界の強さは E = V/d = 2V/(2d) で変わりません。静電エネルギーは W = Q²/(2C) なので、C が 1/2 になると 2 倍です。増えた分は、引き合う極板を引き離すのに外から加えた仕事です。「電圧は変わらない」は電源につないだままの場合と混同しています。「電界の強さは 1/2」は電圧が変わらないとみた誤りです。「静電エネルギーは 1/2」は電圧一定のときの W = CV²/2 を当てはめた誤りです。「電荷は 1/2」は、切り離すと電荷が一定になる点を見落としています。電荷一定か電圧一定かを最初に確かめましょう。

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