問題文
（選択問題）
空気 (比誘電率 1) で満たされた極板間距離 \(5d\) [m] の平行板コンデンサがある。図のように、一方の極板と大地との間に電圧 \(V_0\) [V] の直流電源を接続し、極板と同形同面積で厚さ \(4d\) [m] の固体誘電体 (比誘電率 4) を極板と接するように挿入し、他方の極板を接地した。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
ただし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。
極板間の電位分布を表すグラフ (縦軸: 電位 \(V\) [V]、横軸: 電源が接続された極板からの距離 \(x\) [m]) として、最も近いものを図中の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
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選択肢
誘電体部と空気部は直列のコンデンサとして扱える。静電容量は \(C\propto \dfrac{\varepsilon S}{\ell}\) なので，条件より両者の静電容量が等しくなり，直列の分圧は等分となる。よって境界面の電位は \( \dfrac{1}{2}V_{0}\) で(3)。