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5回目 レポート  略解(解説)を見る

T 厚さT[m]の無限に広がる比誘電率εrの誘電体平板があり、この平板の外側に一様な電界を印加した。 この電界の平板に垂直な成分をE、平行な成分をEとして、以下の問いに答えよ。

@ 誘電体内部の電界を平板に垂直な成分と平行な成分に分けて求めよ。
A @を参考にして分極により誘電体表面に現れる電荷の面密度を求めよ。
B 誘電体内部の電束密度を平板に垂直な成分と平行な成分に分けて求めよ。
C 誘電体平板表面の片側に面密度σ[C/m2]の真電荷(孤立した電荷)をもう一方の側の表面に面密度−σ[C/m2]の真電荷を与えた。 誘電体内部の電束密度と電界を平板に垂直な成分と平行な成分に分けて求めよ。
D @およびCにおいて、誘電体平面の表面両側の間の電位差はどれだけか。
E 誘電体平板の厚さT=2〔mm〕、比誘電率ε=2、与えた真電荷σ=1〔C/m〕とする。 Cにおいて、誘電体平面の表面両側の間の電位差はどれだけか。


U 半径R[m]の円柱状導体(内側導体)と筒の肉厚t[m]の内半径R+T[m]の円筒状導体(外側導体)を同軸状に配置して同軸線とした。 内側導体と外側導体の間は、比誘電率εrの媒質で満たされている。以下の問いに答えよ。

@ 内側導体に、単位長さあたりλ[C/m]の電荷を与えた。任意の点における電束密度を求めよ。座標は適当に設定せよ。
A @において、外側円筒導体の外側表面を基準電位として、任意の点における電界と電位を求めよ。座標は適当に設定せよ。
B @,Aにおいて、内側導体(円柱状導体)の中心軸からの距離をr[m]として、電束密度、電界、電位をグラフで表せ。
C @において、外側導体の外側表面を接地した。内側導体と外側導体に分布する電荷はどの様になるか。
D Bにおいて、内側導体と外側導体の間の単位長さ当たりの静電容量を求めよ。
E Dにおいて、R=1[mm]、T=2[mm]、t=0.1[mm]、εr=2のとき、単位長さ当たりの静電容量を求めよ。


V 厚さの無視できる面積S[m2]の導体板1,2が間隔d[m]で平行にある。(S≫d2とする) 導体板1にはQ[C]の電荷が、導体板2には−Q[C]の電荷がある。また、導体板2から導体板1に向かって垂直にz軸を設定し、z軸の原点は導体板2にあるとする。 ほかに必要な座標および座標軸は適当に設定して、以下の問いに答えよ。

@ 任意の点における電界の大きさと方向を求めよ。
A 導体板2に対する導体板1の電位を求めよ。
B 導体板1と導体板2の間の静電容量を求めよ。
C 導体板1と導体板2の間に働く力を求めよ。
D d=1[mm]、S=1[m2],導体板1と導体板2の電位差2[V]の時、導体板間の静電容量と、導体板間に働く力を求めよ。
E Dにおいて、全体を比誘電率εrの媒質で満たした。導体板間の静電容量と、導体板間に働く力はどうなるか。
F Eにおいて、比誘電率εr=2とする。導体板間に蓄えられた単位体積当たりの静電エネルギーを求めよ。


これでこの項目は終わり

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