図1のように、真空中に置かれた半径Rの円形の平行平板電極からなるキャパシタの静電容量をC₀とする。図2のように、この電極間に半径R/2、比誘電率7の円柱誘電体を隙間なく挿入したときの静電容量C₁はどれか。ただし、電極間距離は変わらず、端部の影響(端効果)は無視できるものとする。(図参照)
- (4/5)C₀
- (3/2)C₀
- 2C₀
- (5/2)C₀
- 5C₀
正解4
正解は「4」。誘電体が占める面積の割合は半径比の2乗で (R/2)²/R²=1/4 です。残りの3/4は真空のままなので、2つのキャパシタが並列に接続されたものとみなせます。C₁=C₀×(3/4)+C₀×(1/4)×7=C₀×(0.75+1.75)=2.5C₀ となり、(5/2)C₀ です。