💡 ヒント：🔋 コンデンサー

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

平行板コンデンサーの電気容量・電圧・電荷・エネルギーを扱う問題です。誘電体の挿入や極板の移動など、状態変化が絡むときは電荷保存（孤立）か電圧一定（電池接続）かで処理が変わります。

✏️ 求めるもの

電気容量・蓄えられる電荷・電圧・静電エネルギー・極板間の力などを問われます。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

スライダーやボタンで条件を変え、どの量が連動して変化するか観察しよう
図中の矢印・色分けの意味を確認して、物理量の向き・符号を意識しよう
右上のヒントパネルにある関係式が、実際にどう成り立っているか手を動かして確かめる

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具

電気容量：\(C = \varepsilon S/d\)
電荷と電圧：\(Q = CV\)
エネルギー：\(U = \tfrac{1}{2}CV^2 = \tfrac{Q^2}{2C}\)
誘電体（比誘電率 \(\varepsilon_r\)）：\(C \rightarrow \varepsilon_r C\)

初期状態を整理：電池に繋がっているか（V 一定）、外されているか（Q 一定）。
容量の変化を計算：極板間距離・面積・誘電体の有無で \(C\) を更新。
保存量を使う：V 一定なら Q が変わる、Q 一定なら V が変わる。
エネルギー差は仕事に：\(\Delta U\) と外力の仕事の関係を立てる。

注意

「電池が繋がったまま」と「電池を外して孤立」では、誘電体を入れたときの電圧・電荷の変化が逆になることがある。どちらが保存されるかを必ずチェック。