第18章静電気Static Electricity原書 p.567–622

Test Prep実力テスト

Multiple Choice選択問題

18.1 Electrical Charges, Conservation of Charge, and Transfer of Charge 36A neutral hydrogen atom has one proton and one electron. If you remove the electron, what will be the leftover sign of the charge?

18.1 電荷、電荷の保存、電荷の移動 36中性の水素原子は陽子1個と電子1個を持つ。電子を取り除いたら、残る電荷の符号はどうなるか。

a. negativeb. positivec. zerod. neutral

a. 負b. 正c. 0d. 中性

37What is the charge on a proton?a. +8.99 × 10^–9 Cb. −8.99 × 10^–9 Cc. + 1.60 × 10^–19 Cd. −1.60 × 10^–19 C

37陽子の電荷はいくらか。a. +8.99 × 10^-9 Cb. −8.99 × 10^-9 Cc. +1.60 × 10^-19 Cd. −1.60 × 10^-19 C

38True or false—Carbon is more conductive than pure water.

38正誤問題——炭素は純水より電気を通す。

a. trueb. false

a. 正b. 誤

39True or false—Two insulating objects are polarized. To cancel the polarization, it suffices

39正誤問題——二つの絶縁体の物が分極している。分極を打ち消すには

between the two laws. Consider the signs of the quantities that create the interaction (i.e., mass and charge), the constants G and k, and their dependence on separation r.(c) Given that the electric force is much stronger than the gravitational force, discuss why the law for gravitational force was discovered much earlier than the law for electric force.(d) Consider a hydrogen atom, which is a single proton orbited by a single electron. The electric force holds the electron and proton together so that the hydrogen atom has a radius of about

述べよ。相互作用を生む量(すなわち質量と電荷)の符号、定数Gとk、そして隔たりrへの依存を考えること。(c)電気の力が重力よりはるかに強いことをふまえて、重力の法則のほうが電気の力の法則よりずっと早く見つかった理由を論じよ。(d)水素原子を考えよう。それは1個の陽子のまわりを1個の電子が回るものである。電気の力が電子と陽子をつなぎ止め、水素原子の半径はおよそ

. Assuming the force between electron and proton does not change, what would be the approximate radius of the hydrogen atom if ?

である。電子と陽子の間の力が変わらないとして、なら水素原子のおおよその半径はいくらになるか。

to touch them together.a. trueb. false

両者を触れ合わせれば足りる。a. 正b. 誤

40How is the charge of the proton related to the charge of the electron?

40陽子の電荷と電子の電荷はどう関係するか。

a. The magnitudes of charge of the proton and the electron are equal, but the charge of the proton is positive, whereas the charge of the electron is negative.b. The magnitudes of charge of the proton and the electron are unequal, but the charge of the proton is positive, whereas the charge of the electron is negative.c. The magnitudes of charge of the proton and the electron are equal, but the charge of the proton is negative, whereas the charge of the electron is positive.d. The magnitudes of charge of the proton and the electron are unequal, but the charge of the proton is negative, whereas the charge of the electron is positive.

a. 陽子と電子の電荷の大きさは等しいが、陽子の電荷は正、電子の電荷は負である。b. 陽子と電子の電荷の大きさは等しくないが、陽子の電荷は正、電子の電荷は負である。c. 陽子と電子の電荷の大きさは等しいが、陽子の電荷は負、電子の電荷は正である。d. 陽子と電子の電荷の大きさは等しくないが、陽子の電荷は負、電子の電荷は正である。

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18.2 Coulomb's law 41If you double the distance between two point charges, by which factor does the force between the particles change?

18.2 クーロンの法則 41二つの点電荷の距離を2倍にすると、粒子どうしの力は何倍になるか。

a. 1/2b. 2

c. 4d. 1/4

42The combined charge of all the electrons in a dime is hundreds of thousands of coulombs. Because like charges repel, what keeps the dime from exploding?

4210セント硬貨の中のすべての電子の電荷を合わせると数十万クーロンになる。同じ電荷は反発するのに、硬貨が爆発しないのはなぜか。

a. The dime has an equal number of protons, with positive charge.b. The dime has more protons than electrons, with positive charge.c. The dime has fewer protons than electrons, with positive charge.d. The dime is polarized, with electrons on one side and protons on the other side.

a. 硬貨は同じ数の、正の電荷を持つ陽子を持つから。b. 硬貨は電子より多くの、正の電荷を持つ陽子を持つから。c. 硬貨は電子より少ない、正の電荷を持つ陽子を持つから。d. 硬貨は分極していて、一方の側に電子、もう一方の側に陽子があるから。

43How can you quadruple the electrical force between two charged particles?

43二つの帯電した粒子の間の電気の力を4倍にするにはどうすればよいか。

a. Increase the distance between the charges by a factor of two.b. Increase the distance between the charges by a factor of four.c. Increase the product of the charges by a factor of twod. Increase the product of the charges by a factor of four.

a. 電荷どうしの距離を2倍にする。b. 電荷どうしの距離を4倍にする。c. 電荷の積を2倍にする。d. 電荷の積を4倍にする。

18.3 Electric Field 44What is the magnitude of the electric field 12 cm from a charge of 1.5 nC ?a. 9.4 × 10⁷ N/ Cb. 1.1 × 10² N/Cc. 9.4 × 10² N/Cd. 9.4 × 10^–2 N/C

18.3 電場 441.5 nCの電荷から12 cmのところの電場の大きさはいくらか。a. 9.4 × 10⁷ N/Cb. 1.1 × 10² N/Cc. 9.4 × 10² N/Cd. 9.4 × 10^-2 N/C

45A charge distribution has electric field lines pointing into it. What sign is the net charge?a. positiveb. neutral

45ある電荷の分布に、電気力線が入っていく。正味の電荷の符号はどれか。a. 正b. 中性

c. finald. negative

c. 最終d. 負

46If five electric field lines come out of point charge q₁ and 10 electric-field lines go into point charge q₂, what is the ratio q₁/q₂?

46点電荷q₁から5本の電気力線が出て、点電荷q₂に10本の電気力線が入るとき、比q₁/q₂はいくらか。

a. –2b. –1

a. −2b. −1

c. –1/2d. 0

c. −1/2d. 0

47True or false—The electric-field lines from a positive point charge spread out radially and point outward.

47正誤問題——正の点電荷からの電気力線は放射状に広がり、外向きを指す。

a. falseb. true

a. 誤b. 正

18.4 Electric Potential 48What is the potential at 1.0 m from a point charge Q = − 25 nC?a. 6.6 × 10² Vb. −2.3 × 10² Vc. −6.6 × 10² Vd. 2.3 × 10² V

18.4 電位 48点電荷Q = −25 nCから1.0 mのところの電位はいくらか。a. 6.6 × 10² Vb. −2.3 × 10² Vc. −6.6 × 10² Vd. 2.3 × 10² V

49Increasing the distance by a factor of two from a point charge will change the potential by a factor of how much?

49点電荷からの距離を2倍にすると、電位は何倍になるか。

a. 2b. 4

c. 1/2d. 1/4

50True or false—Voltage is the common word for potential difference, because this term is more descriptive than potential difference.

50正誤問題——電圧は電位差のふつうの呼び名である。この語のほうが電位差より内容をよく表しているからである。

a. falseb. true

a. 誤b. 正

18.5 Capacitors and Dielectrics 51Which magnitude of charge is stored on each plate of a 12 µF capacitor with 12 V applied across it?a. –1.0 × 10^–6 Cb. 1.0 × 10^–6 Cc. –1.4 × 10^–4 Cd. 1.4 × 10^–4 C

18.5 コンデンサーと誘電体 5112 Vをかけた12 µFのコンデンサーのそれぞれの板に蓄えられる電荷の大きさはいくらか。a. −1.0 × 10^-6 Cb. 1.0 × 10^-6 Cc. −1.4 × 10^-4 Cd. 1.4 × 10^-4 C

52What is the capacitance of a parallel-plate capacitor with an area of 200 cm², a distance of 0.20 mm between the plates, and polystyrene as a dielectric?

52面積200 cm²、板の間の距離0.20 mm、誘電体としてポリスチレンを使った平行板コンデンサーの電気容量はいくらか。

a. 2.3 nCb. 0.89 nCc. 23 nCd. 8.9 nC

53Which factors determine the capacitance of a device?

53装置の電気容量を決めるのはどの要因か。

a. Capacitance depends only on the materials that make up the device.

a. 電気容量は装置を作っている材料だけによる。

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b. Capacitance depends on the electric field surrounding the device.c. Capacitance depends on the geometric

b. 電気容量は装置をとりまく電場による。c. 電気容量は装置の幾何的な

Short Answer記述式

18.1 Electrical Charges, Conservation of Charge, and Transfer of Charge 54. Compare the mass of the electron with the mass of the proton.18.1 電荷、電荷の保存、電荷の移動 54. 電子の質量と陽子の質量を比べよ。

a. The mass of the electron is about 1,000 times that of the proton.b. The mass of the proton is about 1,000 times that of the electron.c. The mass of the electron is about 1,836 times that of the proton.d. The mass of the proton is about 1,836 times that of the electron.

a. 電子の質量は陽子のおよそ1,000倍である。b. 陽子の質量は電子のおよそ1,000倍である。c. 電子の質量は陽子のおよそ1,836倍である。d. 陽子の質量は電子のおよそ1,836倍である。

55The positive terminal of a battery is connected to one connection of a lightbulb, and the other connection of the lightbulb is connected to the negative terminal of the battery. The battery pushes charge through the circuit but does not become charged itself. Does this violate the law of conservation of charge? Explain.

55電池の正の端子が電球の一方の接点につながれ、電球のもう一方の接点が電池の負の端子につながれている。電池は回路に電荷を押し流すが、自分は帯電しない。これは電荷保存の法則を破っているか。説明せよ。

a. No, because this is a closed circuit.b. No, because this is an open circuit.

a. いいえ。これは閉じた回路だから。b. いいえ。これは開いた回路だから。

c. Yes, because this is a closed circuit.d. Yes, because this is an open circuit.

c. はい。これは閉じた回路だから。d. はい。これは開いた回路だから。

56Two flat pieces of aluminum foil lay one on top of the other. What happens if you add charge to the top piece of aluminum foil?

56二枚の平らなアルミ箔が重ねて置かれている。上のアルミ箔に電荷を加えると何が起こるか。

a. The charge will distribute over the top of the top piece.b. The charge will distribute to the bottom of the bottom piece.c. The inner surfaces will have excess charge of the opposite sign.d. The inner surfaces will have excess charge of the same sign.

a. 電荷は上の箔の上面に広がる。b. 電荷は下の箔の下面へ広がる。c. 内側の面に逆の符号の余分な電荷ができる。d. 内側の面に同じ符号の余分な電荷ができる。

57The students in your class count off consecutively so each student has a number. The odd-numbered students are told to act as negative charge, and the even-numbered students are told to act as positive charge. How would you organize them to represent a polarized material?

57クラスの生徒が順に番号を数え、それぞれが番号を持つ。奇数番号の生徒は負の電荷、偶数番号の生徒は正の電荷を演じるよう言われる。分極した材料を表すには、どう並べればよいか。

a. The even-numbered and odd-numbered students will be arranged one after the other.

a. 偶数番号と奇数番号の生徒が交互に並ぶ。

and material parameters of the device. d. Capacitance depends only on the mass of the capacitor

性質と材料の値による。 d. 電気容量はコンデンサーの質量だけによる。

b. Two even-numbered will be followed by two odd-numbered, and so on.c. Even-numbered students will be asked to come to the front, whereas odd-numbered students will be asked to go to the back of the class.d. Half even-numbered and odd-numbered will come to the front, whereas half even-numbered and odd-numbered will go to the back.

b. 偶数番号二人のあとに奇数番号二人、という具合に並ぶ。c. 偶数番号の生徒が前へ、奇数番号の生徒が教室の後ろへ行く。d. 偶数番号と奇数番号の半分ずつが前へ、残りの半分ずつが後ろへ行く。

58An ion of iron contains 56 protons. How many electrons must it contain if its net charge is +5e?a. five electronsb. 51 electrons

58鉄のイオンが陽子56個を含む。正味の電荷が+5eのとき、電子を何個含んでいなければならないか。a. 5個b. 51個

c. 56 electronsd. 61 electrons

c. 56個d. 61個

59An insulating rod carries of charge. After rubbing it with a material, you find it carries of charge. How much charge was transferred to it?

59絶縁体の棒がの電荷を持っている。ある材料でこすったあと、の電荷を持っていることが分かった。どれだけの電荷が移ったか。

60A solid cube carries a charge of +25e. You measure the charge on each face of the cube and find that each face carries +3e of charge. Is the cube made of conducting or insulating material? Explain.

60中身の詰まった立方体が+25eの電荷を持つ。立方体のそれぞれの面の電荷を測ると、どの面も+3eの電荷を持っている。この立方体は導体でできているか、絶縁体でできているか。説明せよ。

a. The cube is made of insulating material, because all the charges are on the surface of the cube.b. The cube is made of conducting material, because some of the charges are inside the cube.c. The cube is made of conducting material, because all the charges are on the surface of the cube.d. The cube is made of insulating material, because some of the charges are inside the cube.

a. 立方体は絶縁体でできている。すべての電荷が立方体の表面にあるから。b. 立方体は導体でできている。電荷の一部が立方体の内部にあるから。c. 立方体は導体でできている。すべての電荷が立方体の表面にあるから。d. 立方体は絶縁体でできている。電荷の一部が立方体の内部にあるから。

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61You have four neutral conducting spheres and a charging device that allows you to place charge q on any neutral object. You want to charge one sphere with a charge q/2 and the other three with a charge q/6. How do you proceed?

61中性の導体の球が四つと、中性の物に電荷qを置ける帯電装置がある。一つを電荷q/2に、残る三つを電荷q/6に帯電させたい。どう進めればよいか。

a. Charge one sphere with charge q. Touch it simultaneously to the three remaining neutral spheres.b. Charge one sphere with charge q. Touch it to one other sphere to produce two spheres with charge $\frac{q}{2}$ . Touch one of

a. 一つの球を電荷qに帯電させる。それを残る三つの中性の球に同時に触れさせる。b. 一つの球を電荷qに帯電させる。それをもう一つの球に触れさせて、電荷 $\frac{q}{2}$ の球を二つ作る。その一方を

these spheres to one other neutral sphere. c. Charge one sphere with charge q. Touch it to one other sphere to produce two spheres with charge $\frac{q}{2}$ . Touch one of

もう一つの中性の球に触れさせる。 c. 一つの球を電荷qに帯電させる。それをもう一つの球に触れさせて、電荷 $\frac{q}{2}$ の球を二つ作る。その一方を

these spheres simultaneously to the two remaining neutral spheres.d. Charge one sphere with charge q. Touch it simultaneously to two other neutral spheres to produce three spheres with charge q/3. Touch one of these spheres to one other neutral sphere.

残る二つの中性の球に同時に触れさせる。d. 一つの球を電荷qに帯電させる。それを他の二つの中性の球に同時に触れさせて、電荷q/3の球を三つ作る。その一つをもう一つの中性の球に触れさせる。

18.2 Coulomb's law 62Why does dust stick to the computer screen?a. The dust is neutral.b. The dust is polarized.

18.2 クーロンの法則 62塵がコンピューターの画面にくっつくのはなぜか。a. 塵が中性だから。b. 塵が分極しているから。

c. The dust is positively charged.d. The dust is negatively charged.

c. 塵が正に帯電しているから。d. 塵が負に帯電しているから。

63The force between two charges is 4 × 10^–9 N . If the magnitude of one charge is reduced by a factor of two and the distance between the charges is reduced by a factor of two, what is the new force between the charges?a. 2 × 10^–9 Nb. 4 × 10^–9 Nc. 6 × 10^–9 Nd. 8 × 10^–9 N

63二つの電荷の間の力が4 × 10^-9 Nである。一方の電荷の大きさを半分にし、電荷どうしの距離も半分にしたら、電荷どうしの新しい力はいくらか。a. 2 × 10^-9 Nb. 4 × 10^-9 Nc. 6 × 10^-9 Nd. 8 × 10^-9 N

64True or false—Coulomb’s constant is k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C². Newton’s gravitational constant is G = 6.67 × 10⁻¹¹ m³/kg⋅s². This tells you about the relative strength of the electrostatic force versus that of gravity.

64正誤問題——クーロン定数はk = 8.99 × 10⁹ N·m²/C²である。ニュートンの重力定数はG = 6.67 × 10^-11 m³/kg·s²である。これは静電気の力と重力の相対的な強さを教えてくれる。

a. trueb. false

a. 正b. 誤

65An atomic nucleus contains 56 protons, for barium. Which force would this nucleus apply on an electron at a distance of 10×10^–12 m?a. 0.65 × 10^–4 Nb. 0.02 × 10^–4 Nc. 1.3 × 10^–4 Nd. 72.8 × 10^–4 N

65バリウムの原子核は陽子56個を含む。この原子核は10×10^-12 m離れた電子にどんな力を及ぼすか。a. 0.65 × 10^-4 Nb. 0.02 × 10^-4 Nc. 1.3 × 10^-4 Nd. 72.8 × 10^-4 N

18.3 Electric Field 66The electric field a distance of 10 km from a storm cloud is 1,000 N/C . What is the approximate charge in the cloud?

18.3 電場 66嵐の雲から10 km離れたところの電場が1,000 N/Cである。雲のおおよその電荷はいくらか。

a. 0.0011 Cb. 11 C

c. 110 Cd. 1,100 C

67Which electric field would produce a 10 N force in the +x-direction on a charge of – 10 nC ?a. − 1.0 × 10⁹ N/Cb. 1.0 × 10⁹ N/Cc. 1.0 × 10¹⁰ N/Cd. 1.0 × 10¹¹ N/C

67−10 nCの電荷に+x方向に10 Nの力を及ぼす電場はどれか。a. −1.0 × 10⁹ N/Cb. 1.0 × 10⁹ N/Cc. 1.0 × 10¹⁰ N/Cd. 1.0 × 10¹¹ N/C

68A positive charge is located at x = 0. When a negative charge is placed at x = 10 cm, what happens to the electric field lines between the charges?

68正の電荷がx = 0にある。x = 10 cmに負の電荷を置くと、電荷どうしの間の電気力線はどうなるか。

a. The electric field lines become denser between the charges.b. The electric field lines become denser between the charges.c. The electric field lines remains same between the charges.d. The electric field lines will be zero between the charges.

a. 電荷どうしの間で電気力線が密になる。b. 電荷どうしの間で電気力線が密になる。c. 電荷どうしの間で電気力線は変わらない。d. 電荷どうしの間で電気力線は0になる。

18.4 Electric Potential 69The energy required to bring a charge q = − 8.8 nC from far away to 5.5 cm from a point charge Q is 13 mJ. What is the potential at the final position of q?

18.4 電位 69電荷q = −8.8 nCを遠くから点電荷Qの5.5 cmのところまで持ってくるのに要るエネルギーは13 mJである。qの最後の位置での電位はいくらか。

a. −112 MVb. −1.5 MV

c. −0.66 MVd. +1.5 MV

70How is electric potential related to electric potential energy?

70電位は電気的な位置エネルギーとどう関係するか。

a. Electric potential is the electric potential energy per unit mass at a given position in space.b. Electric potential is the electric potential energy per unit length at a given position in space. This relation is not dimensionally correct.c. Electric potential is the electric potential energy per unit area in space.d. Electric potential is the electric potential energy per unit charge at a given position in space.

a. 電位とは、空間のある位置での単位質量あたりの電気的な位置エネルギーである。b. 電位とは、空間のある位置での単位長さあたりの電気的な位置エネルギーである。この関係は次元が合わない。c. 電位とは、空間での単位面積あたりの電気的な位置エネルギーである。d. 電位とは、空間のある位置での単位電荷あたりの電気的な位置エネルギーである。

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71If it takes 10 mJ to move a charge q from x_i = 25 cm to x_f = − 25 cm in an electric field of

71電場

what is the charge q?a. −1.0 mCb. +0.25 mC

の中で電荷qをx_i = 25 cmからx_f = −25 cmへ動かすのに10 mJかかるとき、電荷qはいくらか。a. −1.0 mCb. +0.25 mC

c. + 1.0 mCd. +400 mC

c. +1.0 mCd. +400 mC

72Given the potential difference between two points and the distance between the points, how can you obtain the electric field between the points?

72二点間の電位差と二点間の距離が与えられたとき、二点間の電場をどう求めればよいか。

a. Add the electric potential to the distance to obtain the electric field.b. Divide the electric potential by the distance to obtain the electric field.c. Multiply the electric potential and the distance to obtain the electric field.d. Subtract the electric potential from the distance to obtain the electric field.

a. 電位を距離に足して電場を得る。b. 電位を距離で割って電場を得る。c. 電位と距離をかけて電場を得る。d. 距離から電位を引いて電場を得る。

18.5 Capacitors and Dielectrics 73If you double the voltage across the plates of a capacitor, how is the stored energy affected?

18.5 コンデンサーと誘電体 73コンデンサーの板にかかる電圧を2倍にすると、蓄えられるエネルギーはどうなるか。

a. Stored energy will decrease two times.b. Stored energy will decrease four times.c. Stored energy will increase two times.d. Stored energy will increase four times.

a. 蓄えられるエネルギーは半分になる。b. 蓄えられるエネルギーは4分の1になる。c. 蓄えられるエネルギーは2倍になる。d. 蓄えられるエネルギーは4倍になる。

74A capacitor with neoprene rubber as the dielectric stores 0.185 mJ of energy with a voltage of 50 V across the plates. If the area of

74ネオプレンゴムを誘電体とするコンデンサーが、板に50 Vをかけて0.185 mJのエネルギーを蓄える。板の面積が

Extended Response論述式

18.1 Electrical Charges, Conservation of Charge, and Transfer of Charge 77Imagine that the magnitude of the charge on the electron differed very slightly from that of the proton. How would this affect life on Earth and physics in general?

18.1 電荷、電荷の保存、電荷の移動 77電子の電荷の大きさが陽子のものとごくわずかに違ったとしよう。それは地球の生命と物理一般にどう影響するか。

a. Many macroscopic objects would be charged, so we would experience the enormous force of electricity on a daily basis.b. Many macroscopic objects would be charged, so we would experience the small force of electricity on a daily basis.c. Many macroscopic objects would be charged, but it would not affect life on Earth and physics in general.d. Macroscopic objects would remain neutral, so it would not affect life on Earth and physics in general.

a. 多くの巨視的な物が帯電し、私たちは日々途方もない電気の力を経験するだろう。b. 多くの巨視的な物が帯電し、私たちは日々小さな電気の力を経験するだろう。c. 多くの巨視的な物が帯電するだろうが、地球の生命と物理一般には影響しないだろう。d. 巨視的な物は中性のままなので、地球の生命と物理一般には影響しないだろう。

the plates is 500 cm², what is the plate separation?

500 cm²のとき、板の隔たりはいくらか。

a. 20 µmb. 20 m

c. 80 µmd. 80 m

75Explain why a storm cloud before a lightning strike is like a giant capacitor.

75落雷の前の嵐の雲が巨大なコンデンサーのようである理由を説明せよ。

a. The storm cloud acts as a giant charged capacitor, as it can store a large amount of charge.b. The storm cloud acts as a giant charged capacitor, as it contains a high amount of excess charges.c. The storm cloud acts as a giant charged capacitor, as it splits in two capacitor plates with equal and opposite charge.d. The storm cloud acts as a giant charged capacitor, as it splits in two capacitor plates with unequal and opposite charges.

a. 嵐の雲は大量の電荷を蓄えられるので、巨大な帯電したコンデンサーとしてはたらく。b. 嵐の雲は大量の余分な電荷を含むので、巨大な帯電したコンデンサーとしてはたらく。c. 嵐の雲は、等しく逆の電荷を持つ二枚のコンデンサーの板に分かれるので、巨大な帯電したコンデンサーとしてはたらく。d. 嵐の雲は、等しくない逆の電荷を持つ二枚のコンデンサーの板に分かれるので、巨大な帯電したコンデンサーとしてはたらく。

76A storm cloud is 2 km above the surface of Earth. The lower surface of the cloud is approximately 2 km² in area. What is the approximate capacitance of this storm cloud- Earth system?a. 9 × 10^–15 Fb. 9 × 10^-9 Fc. 17.7 × 10^-15 Fd. 17.7 × 10^-9 F

76嵐の雲が地表から2 km上にある。雲の下面の面積はおよそ2 km²である。この嵐の雲と地球からなる系のおおよその電気容量はいくらか。a. 9 × 10^-15 Fb. 9 × 10^-9 Fc. 17.7 × 10^-15 Fd. 17.7 × 10^-9 F

78True or false—Conservation of charge is like balancing a budget.

78正誤問題——電荷の保存は帳簿の帳尻を合わせるようなものである。

a. trueb. false

a. 正b. 誤

79True or false—Although wood is an insulator, lightning can travel through a tree to reach Earth.

79正誤問題——木は絶縁体だが、雷は木を通って地球に達しうる。

a. trueb. false

a. 正b. 誤

80True or false—An eccentric inventor attempts to levitate by first placing a large negative charge on himself and then putting a large positive charge on the ceiling of his workshop. Instead, while he attempts to place a large negative charge on himself, his clothes fly off.

80正誤問題——ある風変わりな発明家が、まず自分に大きな負の電荷を置き、それから仕事場の天井に大きな正の電荷を置いて浮こうとする。ところが、自分に大きな負の電荷を置こうとしているあいだに、彼の服が飛んでいってしまう。

a. trueb. false

a. 正b. 誤

620

18.2 Coulomb's law 81Electrostatic forces are enormous compared to gravitational force. Why do you not notice electrostatic forces in everyday life, whereas you do notice the force due to gravity?

18.2 クーロンの法則 81静電気の力は重力にくらべて途方もなく大きい。それなのに日常で重力は感じるのに静電気の力に気づかないのはなぜか。

a. Because there are two types of charge, but only one type of mass exists.b. Because there is only one type of charge, but two types of mass exist.c. Because opposite charges cancel each other, while gravity does not cancel out.d. Because opposite charges do not cancel each other, while gravity cancels out.

a. 電荷は二種類あるが、質量は一種類しかないから。b. 電荷は一種類しかないが、質量は二種類あるから。c. 逆の電荷が互いに打ち消し合うのに対し、重力は打ち消し合わないから。d. 逆の電荷は互いに打ち消し合わないのに対し、重力は打ち消し合うから。

82A small metal sphere with a net charge of 3.0 nC is touched to a second small metal sphere that is initially neutral. The spheres are then placed 20 cm apart. What is the force between the spheres?a. 1.02 × 10⁻⁷ Nb. 2.55 × 10⁻⁷ Nc. 5.1 × 10⁻⁷ Nd. 20.4 × 10⁻⁷ N

82正味3.0 nCの電荷を持つ小さな金属球を、はじめ中性だったもう一つの小さな金属球に触れさせる。それから球を20 cm離す。球どうしの力はいくらか。a. 1.02 × 10^-7 Nb. 2.55 × 10^-7 Nc. 5.1 × 10^-7 Nd. 20.4 × 10^-7 N

18.3 Electric Field 83Point charges are located at each corner of a square with sides of 5.0 cm . The top-left charge is q₁ = 8.0 nC The top right charge is q₂ = 4.0 nC. The bottom-right charge is q₃ = 4.0 nC. The bottom-left charge is q₄ = 8.0 nC. What is the electric field at the point midway between charges q₂ and q₃?

18.3 電場 83一辺5.0 cmの正方形のそれぞれの角に点電荷がある。左上の電荷はq₁ = 8.0 nC、右上の電荷はq₂ = 4.0 nC、右下の電荷はq₃ = 4.0 nC、左下の電荷はq₄ = 8.0 nCである。q₂とq₃のちょうど中間の点での電場はいくらか。

84A long straight wire carries a uniform positive charge distribution. Draw the electric field lines in a plane containing the wire at a location far from the ends of the wire. Do not worry about the magnitude of the charge on the wire.

84長いまっすぐな導線が一様な正の電荷の分布を持つ。導線の端から遠い場所で、導線を含む平面内の電気力線を描け。導線の電荷の大きさは気にしなくてよい。

a. Take the wire on the x-axis, and draw electric-field lines perpendicular to it.b. Take the wire on the x-axis, and draw electric-field lines parallel to it.c. Take the wire on the y-axis, and draw electric-field lines along it.d. Take the wire on the z-axis, and draw electric-field lines along it.

a. 導線をx軸にとり、それに垂直な電気力線を描く。b. 導線をx軸にとり、それに平行な電気力線を描く。c. 導線をy軸にとり、それに沿った電気力線を描く。d. 導線をz軸にとり、それに沿った電気力線を描く。

18.4 Electric Potential 85A square grid has charges of Q = 10 nC are each

18.4 電位 85正方形の格子のそれぞれの角にQ = 10 nCの電荷がある。

corner. The sides of the square at 10 cm . How much energy does it require to bring a q = 1.0 nC charge from very far away to the point at the center of this square?a. 1.3 × 10⁻⁶ Jb. 2.5 × 10⁻⁶ Jc. 3.8 × 10⁻⁶ Jd. 5.1 × 10⁻⁶ J

正方形の一辺は10 cmである。q = 1.0 nCの電荷をとても遠くからこの正方形の中心の点まで持ってくるには、どれだけのエネルギーが要るか。a. 1.3 × 10^-6 Jb. 2.5 × 10^-6 Jc. 3.8 × 10^-6 Jd. 5.1 × 10^-6 J

86How are potential difference and electric-field strength related for a constant electric field?

86一定の電場について、電位差と電場の強さはどう関係するか。

a. The magnitude of electric-field strength is equivalent to the potential divided by the distance.b. The magnitude of electric-field strength is equivalent to the product of the electric potential and the distance.c. The magnitude of electric-field strength is equivalent to the difference between magnitude of the electric potential and the distance.d. The magnitude of electric-field strength is equivalent to the sum of the magnitude of the electric potential and the distance.

a. 電場の強さの大きさは、電位を距離で割ったものに等しい。b. 電場の強さの大きさは、電位と距離の積に等しい。c. 電場の強さの大きさは、電位の大きさと距離の差に等しい。d. 電場の強さの大きさは、電位の大きさと距離の和に等しい。

18.5 Capacitors and Dielectrics 87A 12 μF air-filled capacitor has 12 V across it. If the surface charge on each capacitor plate is σ = 7.2 mC / m², what is the attractive force of one capacitor plate toward the other?a. 0.81 × 10⁵ Nb. 0.81 × 10⁶ Nc. 1.2 × 10⁵ Nd. 1.2 × 10⁶ N

18.5 コンデンサーと誘電体 87空気の入った12 μFのコンデンサーに12 Vがかかっている。それぞれのコンデンサーの板の表面電荷がσ = 7.2 mC/m²のとき、一方の板がもう一方へ引かれる力はいくらか。a. 0.81 × 10⁵ Nb. 0.81 × 10⁶ Nc. 1.2 × 10⁵ Nd. 1.2 × 10⁶ N

88Explain why capacitance should be inversely proportional to the separation between the plates of a capacitor.

88電気容量がコンデンサーの板の隔たりに反比例するはずである理由を説明せよ。

a. Capacitance is directly proportional to the electric field, which is inversely proportional to the distance between the capacitor plates.b. Capacitance is inversely proportional to the electric field, which is inversely proportional to the distance between the capacitor plates.c. Capacitance is inversely proportional to the electric field, which is directly proportional to the distance between the capacitor plates.d. Capacitance is directly proportional to the electric field, which is directly proportional to the distance between the capacitor

a. 電気容量は電場に正比例し、電場はコンデンサーの板の間の距離に反比例するから。b. 電気容量は電場に反比例し、電場はコンデンサーの板の間の距離に反比例するから。c. 電気容量は電場に反比例し、電場はコンデンサーの板の間の距離に正比例するから。d. 電気容量は電場に正比例し、電場はコンデンサーの板の間の

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plates.

距離に正比例するから。

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