電験三種 令和4年度(2022) 下期 理論 問1 過去問解説

問1 《静電気(電気力線の本数と電荷)》
図に示すように,誘電率 $\varepsilon_0$[F/m]の真空中に置かれた二つの静止導体球A及びBがある。電気量はそれぞれ $Q_{\mathrm{A}}$[C]及び $Q_{\mathrm{B}}$[C]とし,図中にその周囲の電気力線が描かれている。 電気量 $Q_{\mathrm{A}} = 16\varepsilon_0$[C]であるとき,電気量 $Q_{\mathrm{B}}$[C]の値として,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問1の図
  1. (1) $16\varepsilon_0$
  2. (2) $8\varepsilon_0$
  3. (3) $-4\varepsilon_0$
  4. (4) $-8\varepsilon_0$
  5. (5) $-16\varepsilon_0$
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正解は(4)
使う公式
電気力線の本数 $N = \dfrac{Q}{\varepsilon_0}$($Q$:電荷[C]、$\varepsilon_0$:真空の誘電率[F/m])
解説
【考え方】電荷 Q からは $\dfrac{Q}{\varepsilon_0}$ 本の電気力線が出ます。図の線の本数から B の電荷を出します。 ■1 A から出る本数 $N_{\mathrm{A}} = \dfrac{Q_{\mathrm{A}}}{\varepsilon_0} = \dfrac{16\varepsilon_0}{\varepsilon_0} = 16$ 本 図で A から出る線を数えても、16本です。 ■2 B に入る本数 A から出る16本のうち、8本が B に入っています。 ■3 B の電荷の符号 電気力線は、正の電荷から出て、負の電荷に入ります。 B には線が入っているので、B は負の電荷です。 ■4 B の電荷の大きさ 入る線は8本なので、8本分の電荷です。 $Q_{\mathrm{B}} = -8\varepsilon_0\,\mathrm{C}$ 答えは(4)ピヨ。
出典:令和4年度(2022) 下期 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)理論 問1