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Problem 24.7: Describe Gaussian surfaces for a capacitor

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[add charge] [add 10] [build capacitor] は画面に電荷配置と電場を表示するボタンであり,[reset]はすべての電荷を消し去る.[add charge]を1回押すと1組(2個)の丸が現れるが,これらは2本の棒の断面である.棒は一様に帯電していて,画面に垂直かつ非常に長い(同じ長さ).[add harge]を繰り返し押すと,丸が1組ずつ増えていく.10組ずつ増やすには[add 10]を押す.ある幅に広がると,それ以上押しても広がらない.[build capacitor]を1回おせば,直ちにこの幅が実現する.このとき,帯電した2枚の板が画面を上下に貫いて平行に配置されており,コンデンサー(capacitor)の電極のモデルとなっている.(長さの単位はmである.)Restart

  1. [build capacitor]ボタンを押してできる電荷配置による電場を観察し説明しなさい.2本の棒が1組の配置から組の数を増やしていくと電場はどのように変わるか?
  2.  上側の板と下側の板は同じ電荷を持つ(電荷密度が同じ).どちらが正,どちらが負に帯電しているか?
  3.  電極板の電荷密度が既知のとき,ガウスの法則を利用して上下の板の間(コンデンサーの内部)の電場を知りたい.どんな面を使って法則を適用するのがよいか?外部の電場を知るにはどのような面を使えばよいか?
  4. 上に答えた面をスケッチし,そのように選んだ理由を説明しなさい.

Problem authored by Wolfgang Christian, Melissa Dancy and Anne J Cox.

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