過去問.com - 資格試験の過去問 | 予想問題の解説つき無料問題集

第三種電気主任技術者の過去問 令和4年度(2022年)上期 理論 問1

問題

このページは問題閲覧ページです。正解率や解答履歴を残すには、 「条件を設定して出題する」をご利用ください。
[ 設定等 ]
面積がともにS[m2]で円形の二枚の電極板(導体平板)を、互いの中心が一致するように間隔d[m]で平行に向かい合わせて置いた平行板コンデンサがある。電極板間は誘電率ε[F/m]の誘電体で一様に満たされ、電極板間の電位差は電圧V[V]の直流電源によって一定に保たれている。この平行板コンデンサに関する記述として、誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
ただし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。
   1 .
誘電体内の等電位面は、電極板と誘電体の境界面に対して平行である。
   2 .
コンデンサに蓄えられる電荷量は、誘電率が大きいほど大きくなる。
   3 .
誘電体内の電界の大きさは、誘電率が大きいほど小さくなる。
   4 .
誘電体内の電束密度の大きさは、電極板の単位面積当たりの電荷量の大きさに等しい。
   5 .
静電エネルギーは誘電体内に蓄えられ、電極板の面積を大きくすると静電エネルギーは増大する。
( 第三種 電気主任技術者試験 令和4年度(2022年)上期 理論 問1 )
このページは問題閲覧ページの為、解答履歴が残りません。
解答履歴を残すには、
条件を設定して出題する」をご利用ください。

この過去問の解説 (2件)

3

平行平板コンデンサの特性と関連するパラメータの関係に関する問題です。

選択肢1. 誘電体内の等電位面は、電極板と誘電体の境界面に対して平行である。

平行平板コンデンサ内には「極板の端を除いて金属板間の電界は平等電界である」という特性があります。

そのため、等電位面は電極板と平行になります。

選択肢2. コンデンサに蓄えられる電荷量は、誘電率が大きいほど大きくなる。

コンデンサに蓄えられる電荷Qは、静電容量Cと電圧Vを用いて、次の式で表すことができます。

 Q = CV

さらに静電容量Cは、誘電率をε、面積をS、電極間の距離をdとすると次の式で表すことができます。

 C = εS / d

つまり、

 Q = (εS / d) × V

となるので、問題文の通り、電荷量は誘電率εに比例します。

選択肢3. 誘電体内の電界の大きさは、誘電率が大きいほど小さくなる。

誤りです。

電界Eは、電圧をV、電極間の距離をdとすると次の式で表すことができます。

 E = V / d

したがって、誘電体内の電界の大きさは誘電率には依存しません。

選択肢4. 誘電体内の電束密度の大きさは、電極板の単位面積当たりの電荷量の大きさに等しい。

金属板間全てが平等電界であるとすると、電極間の電束密度Dは、

電荷Qと面積Sを用いると

 D = Q / S

と表すことができます。

選択肢5. 静電エネルギーは誘電体内に蓄えられ、電極板の面積を大きくすると静電エネルギーは増大する。

コンデンサに蓄えられる静電エネルギーWは、静電容量Cと電圧Vを用いて、次の式で表すことができます。

 W = (1/2) × CV

  = (1/2) × (εS/d) × V

従って、問題文の通り蓄えられる静電エネルギーWは、面積Sに比例して大きくなります。

付箋メモを残すことが出来ます。
0

誘電率とは、極板間に詰められた媒質の誘電分極のしやすさをいいます。

物質ごとに固有の数値を有しています。

選択肢1. 誘電体内の等電位面は、電極板と誘電体の境界面に対して平行である。

正しいです。

誘電体内の等電位面は、電極板と誘電体の境界面に対して平行です。

選択肢2. コンデンサに蓄えられる電荷量は、誘電率が大きいほど大きくなる。

正しいです。

コンデンサに蓄えられる電荷量は、誘電率および極板の面積に比例し、極板間の間隔(厚さ)に反比例します。

選択肢3. 誘電体内の電界の大きさは、誘電率が大きいほど小さくなる。

誤りです。

誘電率は電界の大きさには依存しません。

選択肢4. 誘電体内の電束密度の大きさは、電極板の単位面積当たりの電荷量の大きさに等しい。

正しいです。

電束密度の単位は[C/m2]です。

単位面積あたりの電荷量を表しているのが分かります。

選択肢5. 静電エネルギーは誘電体内に蓄えられ、電極板の面積を大きくすると静電エネルギーは増大する。

正しいです。

電極板の面積を大きくすれば、コンデンサの静電容量も静電エネルギーも大きくなります。

問題に解答すると、解説が表示されます。
解説が空白の場合は、広告ブロック機能を無効にしてください。
他のページから戻ってきた時、過去問ドットコムはいつでも続きから始めることが出来ます。
また、広告右上の×ボタンを押すと広告の設定が変更できます。
この第三種電気主任技術者 過去問のURLは  です。
付箋は自分だけが見れます(非公開です)。