電験三種 令和2年度(2020) 理論 問17(a) 過去問解説

問17(a) 《静電気(平行板コンデンサの電界の強さ)》
(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。 (a) 各平行板コンデンサへの印加電圧の大きさが同一のとき,極板間の電界の強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(a)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(5)
使う公式
平行板の電界 $E = \dfrac{V}{d}$(E:電界の強さ[V/m]、V:電圧[V]、d:極板の間かく[m])
解説
【考え方】電界の強さは、電圧と極板の間かくだけで決まります。比誘電率は関係しません。 ■1 間かくをくらべる 電圧が同じなら、間かく d が小さいほど電界は強くなります。 d は ①4.0 mm、②1.0 mm、③0.5 mm です。 ■2 電界を出す $E_1 = \dfrac{V_0}{4.0}$ $E_2 = \dfrac{V_0}{1.0}$ $E_3 = \dfrac{V_0}{0.5}$ 大きい順に、③>②>① です。 答えは(5)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(a)