(1)
公式一発です。\(1pF=10^{-12}F\)であることに注意をして代入しましょう。
\(Q_1=C_0V_0\)より
\(Q_1=1.0×10^3×10^{-12}･2.0×10^2\)
\(=2.0×10^{-7}C\)
(2)
電池をつないだままにしているとき、電圧\(V\)は常に一定です。
また比誘電率とは、電気容量を元の何倍にするか、ということを意味する量ですので、必ずしも電気容量の公式 \(\varepsilon_0\displaystyle\frac{S}{d}\) を使うとは限りません。\(C\)のまま操作できるときはその方がラクです。
\(Q_2=C'V_0\)より
\(Q_2=2C_0V_0\)
\(=4.0×10^{-7}C\)
(3)
電池を外して極板を操作するときは、空中に浮いている極板の位置を変えていることと同じですから、\(Q\)が変化しません。電荷が流れゆく先がないということです。
\(Q_1=C'V\)より
\(2.0×10^{-7}=2.0×10^3×10^{-12}V\)
\(10^{-7}=10^{-9}V\)
\(V=100\)
\(V=1.0×10^2[V]\)
