電験三種 平成23年度(2011) 理論 問1 過去問解説

問1 《静電気(静電界の性質)》
静電界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。
  1. (1) 電気力線は,導体表面に垂直に出入りする。
  2. (2) 帯電していない中空の球導体Bが接地されていないとき,帯電した導体Aを導体Bで包んだとしても,導体Bの外部に電界ができる。
  3. (3) $Q$[C]の電荷から出る電束の数や電気力線の数は,電荷を取り巻く物質の誘電率 $\varepsilon$[F/m]によって異なる。
  4. (4) 導体が帯電するとき,電荷は導体の表面にだけ分布する。
  5. (5) 導体内部は等電位であり,電界は零である。
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正解は(3)
解説
【考え方】(1)〜(5) を1つずつ確かめます。電荷から出る「電束」と「電気力線」の数のちがいがポイントです。 ポイント:ガウスの定理 電気力線の数 $= \dfrac{Q}{\varepsilon}$、電束の数 $= Q$(Q:電荷[C]、ε:誘電率[F/m]) ■1 (1) 導体の表面 電気力線は、導体の表面に垂直に出入りします。正しいです。 ■2 (2) 接地していない導体Bで包む Aの電荷に引かれて、Bの内側には反対の電荷、外側には同じ種類の電荷が出てきます(静電誘導)。 Bは接地(地面につなぐこと)していないので、外側の電荷が残り、Bの外にも電界ができます。正しいです。 ■3 (3) 電束と電気力線の数 電束(電荷から出る「電気の束」)の数は、電荷 Q と同じです。まわりの物質には関係しません。 電気力線の数は $\dfrac{Q}{\varepsilon}$ なので、誘電率(電気のためやすさ)で変わります。 「どちらも変わる」と書いているので、誤りです。 ■4 (4) 電荷の場所 導体の電荷は、たがいに反発し合って、表面にだけ集まります。正しいです。 ■5 (5) 導体の内部 導体の中はどこも同じ電位(等電位)で、電界は0です。正しいです。 答えは(3)ピヨ。
出典:平成23年度(2011) 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