電験三種 令和3年度(2021) 理論 問2 過去問解説
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。
- (1) 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。
- (2) 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。
- (3) 液体で満たすことで静電力の向きは変わらず，大きさは $\dfrac{1}{2}$ 倍になる。
- (4) 液体で満たすことで静電力の向きは変わらず，大きさは $\dfrac{1}{4}$ 倍になる。
- (5) 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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正解は(3)
使う公式
クーロンの法則 $F = \dfrac{Q_1 Q_2}{4\pi\varepsilon_0\varepsilon_{\mathrm{r}} r^2}$（Q：電荷[C]、r：距離[m]、εr：比誘電率）
解説
【考え方】クーロンの法則で、力の大きさは比誘電率 $\varepsilon_{\mathrm{r}}$（真空の何倍電気をためやすいか）に反比例します。
■1 大きさ
真空は $\varepsilon_{\mathrm{r}} = 1$、液体は $\varepsilon_{\mathrm{r}} = 2$ です。
分母が2倍になるので、力は $\dfrac{1}{2}$ 倍になります。
■2 向き
電荷の符号（プラス・マイナス）は変わらないので、力の向きは変わりません。
答えは(3)ピヨ。
出典：令和3年度（2021） 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2