電験三種 令和2年度(2020) 理論 問17(b) 過去問解説

問17(b) 《静電気(絶縁破壊電圧)》
(選択問題:問17または問18のどちらか1問を解く) 図のように,誘電体の種類,比誘電率,絶縁破壊電界,厚さがそれぞれ異なる三つの平行板コンデンサ①〜③がある。極板の形状と大きさは同一で,コンデンサの端効果,初期電荷及び漏れ電流は無視できるものとする。上側の極板に電圧 $V_0$[V]の直流電源を接続し,下側の極板を接地した。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (b) 各平行板コンデンサへの印加電圧をそれぞれ徐々に上昇し,極板間の電界の強さが絶縁破壊電界に達したときの印加電圧(絶縁破壊電圧)の大きさの大きい順として,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問17(b)の図
  1. (1) ①>②>③
  2. (2) ①>③>②
  3. (3) ②>①>③
  4. (4) ③>①>②
  5. (5) ③>②>①
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正解は(2)
使う公式
絶縁破壊電圧 $V = E_{\mathrm{b}} d$(Eb:絶縁破壊電界(こわれる電界の強さ)[kV/mm]、d:間かく[mm])
解説
【考え方】電界が絶縁破壊電界に届いたときの電圧を、それぞれ計算します。 ■1 3つの破壊電圧 解説の図 mmとkV/mmをそのままかけると、kVで出ます。 $V_1 = 10 \times 4.0 = 40\,\mathrm{kV}$ $V_2 = 20 \times 1.0 = 20\,\mathrm{kV}$ $V_3 = 50 \times 0.5 = 25\,\mathrm{kV}$ ■2 くらべる 大きい順に、①、③、② です。 答えは(2)ピヨ。
出典:令和2年度(2020) 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17(b)