第三種電気主任技術者の過去問
令和3年度(2021年)
理論 問2
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問題
第三種 電気主任技術者試験 令和3年度(2021年) 理論 問2 (訂正依頼・報告はこちら)
二つの導体小球がそれぞれ電荷を帯びており、真空中で十分な距離を隔てて保持されている。ここで、真空の空間を、比誘電率2の絶縁体の液体で満たしたとき、小球の間に作用する静電力に関する記述として、正しいものを次の( 1 )〜( 5 )のうちから一つ選べ。
- 液体で満たすことで静電力の向きも大きさも変わらない。
- 液体で満たすことで静電力の向きは変わらず、大きさは2倍になる。
- 液体で満たすことで静電力の向きは変わらず、大きさは 1/2 倍になる。
- 液体で満たすことで静電力の向きは変わらず、大きさは 1/4 倍になる。
- 液体で満たすことで静電力の向きは逆になり、大きさは変わらない。
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この過去問の解説 (2件)
01
2つの小球の間に作用する静電力に関する問題です。
2つの導体小球が帯びる電荷が同じなので、両者には反発力が生じ、電荷が異なる場合には吸引力が生じます。
この方向は真空中でもそうでなくても変わりません。
しかし、それぞれ導体小球に生じる静電力の大きさは、電荷量に比例し、比誘電率に反比例、隔離局の2乗に比例します。
よって1/2倍となります。
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02
真空の空間を、比誘電率2の絶縁体の液体で満たす前後で、電荷に変化がないため、2つの状態で電束密度Dは変わりません。
電束密度Dと電場の強さEは誘電率 ε = εrε0(εr:比誘電率、ε0:真空の誘電率)を用いて
E= D/ε
= D/εrε0 ・・・①
で表現されます。
比誘電率2の物体で満たした際には、電場の大きさは
①より 1/2 になります。
よって3が正解です。
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