I 厚さt1〔m〕、比誘電率εr1の媒質1と厚さt2〔m〕、比誘電率εr2の媒質2を重ねて、
両側から面積S〔m2〕の導体板1,2で挟んだ。以下の問いに答えよ。
@ 導体板1にQ〔C〕、導体板2に−Q〔C〕(Q>0)の電荷を与えた。導体板間の電界と電束密度を求めよ。
A 導体板1と導体板2の間の電位差を求めよ。
B εr1=2、εr2=4、S=1〔m2〕、t1=0.1〔mm〕、t2=0.2〔mm〕のとき静電容量はいくらになるか。
C Bの条件において、導体板間の電気力線を描け。
D Bの条件において、導体板間の電束線を描け。
E Bの条件において、媒質1と媒質2の境界に誘起される分極電荷を求めよ。
F Bの条件において、コンデンサと見立てて、導体板1と2の間に10Vの電圧を印加した。コンデンサに蓄えられるエネルギーを求めよ。
G Fにおいて、媒質1に蓄えられる単位体積当たりのエネルギーを求めよ。
II 比誘電率εrの媒質中で、電荷が密度σ〔C/m2〕で均一に半径d〔m〕の円筒状に分布している。以下の問に答えよ。
@ 筒の中心軸からr〔m〕の位置の電界と電束密度と分極密度を求めよ。
A 筒の中心軸からR〔m〕の位置の電位を求めよ。ただし、電位の基準を円筒表面とする。
B εr=2、σ=1〔C/m2〕、d=0.1〔m〕とする。中心軸から1〔m〕の位置に−2〔C〕の点電荷がある。点電荷の受ける力を求めよ。
III 比誘電率3の媒質中の点
@ 原点における電界と電位を求めよ。
A 点(0,0,1)〔m〕における電界と電位を求めよ。
B 0.1〔C〕の点電荷を、y軸上の正の無限の遠方から原点まで移動させた。この点電荷の得たポテンシャルエネルギーを求めよ。