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)

このページは閲覧用ページです。
履歴を残すには、 「新しく出題する(ここをクリック)」 をご利用ください。

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)

真空中にQ[C]の電荷をもつ半径r[m]の球状導体がある。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すると、静電気に関する記述として、正しいものを次の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、無限遠点の電位を零電位とする。
  • 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。

次の問題へ

正解!素晴らしいです

残念...

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。

選択肢1. 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。

選択肢2. 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。

選択肢3. 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。

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。

選択肢4. 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。

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。

選択肢5. 球状導体の静電容量は、液体を満たす前の2倍になった。

球状導体の静電容量は 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。

参考になった数1