(1)
極板を広げる前 \(Q_0=C_0V\) が成立している。
ここで、
\(C_0=\varepsilon_0\displaystyle\frac{S}{d}\)
より、極板間隔を広げると、電気容量は
\(C'=\varepsilon_0\displaystyle\frac{S}{3d}\)
\(=\displaystyle\frac{1}{3}･\varepsilon_0\frac{S}{d}\)
\(=\displaystyle\frac{1}{3}C_0\)
となる。コンデンサーを電池につないだまま極板間隔を広げると、\(V\)が一定のままであるから、電気容量と電気量を別の文字で書くことにして、
\(Q=C'V\)
となる。先ほどの式を代入すると、
\(Q=\displaystyle\frac{1}{3}C_0V\)
\(Q=\displaystyle\frac{1}{3}Q_0\)
\(=3.0×10^{-11}C\)
(2)
初めの電気量が\(9.0×10^{-11}C\)、極板を広げた後の電気量が\(3.0×10^{-11}C\)であるから、電荷は電池に逆らって流れていると考えられる。よって向きは②
そして、その量は、操作前後の電気量の差を求めてやればいいので、
\(\Delta Q=9.0×10^{-11}-3.0×10^{-11}\)
\(=6.0×10^{-11}C\)
ここでは大きさを問われているので、ひき算を逆に計算してマイナスがついたとしても、ちゃんと正の数で答えてやれば正解になります。
