(1)
スイッチを閉じているので、電圧が一定のままである。
\(V=Ed=E'×3d\)
\(=\displaystyle\frac{1}{3}E×3d\)
よって\(\displaystyle\frac{1}{3}\)倍
(2)
静電エネルギーも電圧が一定なことを利用すれば、\(U=CV^2\)において
\(C=\varepsilon_0\displaystyle\frac{S}{d}\)から極板間隔を広げると、
\(C=\varepsilon_0\displaystyle\frac{S}{3d}=\frac{1}{3}C\)
であるから、\(U'=\displaystyle\frac{1}{3}CV^2\)
よって静電エネルギーも\(\displaystyle\frac{1}{3}\)倍
(3)
スイッチを開いている間は極板と接続されているものがなくなるので、電気量が一定になります。
\(Q=CV\)より
\(Q=\displaystyle\frac{1}{3}CV'\)となるので、
\(V'=3V\)
これを
\(V'=E'd'\)に代入すると、
\(3V=E'×3d\)
よって
\(E'=E\)
つまり、電場の強さは変わらないことを表しているので、\(1\)倍。
(4)
\(U''=\displaystyle\frac{1}{3}CV'^2\)より
\(U''=\displaystyle\frac{1}{3}C･(3V)^2\)
\(=3CV^2\)
よって３倍。
