第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
令和7年度(2025年)上期
問2 (理論 問2)
問題文
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問題
第三種電気主任技術者(電験三種)試験 令和7年度(2025年)上期 問2(理論 問2) (訂正依頼・報告はこちら)
- 球状導体表面の電位は、液体を満たす前の2倍になった。
- 球状導体表面の電界の強さは、液体を満たす前の2倍になった。
- 球状導体表面の電束密度は、液体を満たす前の2倍になった。
- 球状導体から出る電気力線の本数は、液体を満たす前の2倍になった。
- 球状導体の静電容量は、液体を満たす前の2倍になった。
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この過去問の解説 (1件)
01
半径 r[m]の球状導体が電荷 Q[C]をもつとき、その静電容量は
C=4πεr で表されます。
ε は媒質の誘電率です。
真空中では ε=ε0 ですが、比誘電率が2の絶縁体中では
ε=2ε0 となります。
この問題では電荷 Q は一定のまま、周囲の媒質のみが変化しています。
この点を踏まえて、電位、電界、電束密度、電気力線、静電容量の変化を考えます。
球状導体表面の電位 V は V=Q/C で表されます。
比誘電率が2の媒質に変わると、静電容量 C は2倍になります。
その結果、電荷 Q が一定であるため、電位は1/2になります。
したがって、電位が2倍になるという記述は誤りです。
球状導体表面の電界の強さ E は
E=Q/4πεr2 で表されます。
媒質の誘電率が2倍になると、分母の ε が大きくなるため
電界の強さは1/2になります。
よって、電界の強さが2倍になるという記述は誤りです。
電束密度 D は D=εE で表されます。
これに電界の式を代入すると D=Q/4πr2 となり
電束密度は電荷 Q と半径 rのみで決まり、媒質の誘電率には依存しません。
したがって、電束密度が2倍になることはなく、この記述は誤りです。
電気力線の本数は、導体がもつ電荷の大きさに比例します。
この問題では電荷 Q は変化していません。
そのため、媒質を変えても電気力線の本数は変わらず、2倍にはなりません。
よって、この記述は誤りです。
球状導体の静電容量は C=4πεr で表され
媒質の誘電率に比例します。
真空から比誘電率2の絶縁体に変わることで、誘電率は2倍となり
静電容量も2倍になります。
したがって、この記述が正しいです。
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