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12 (理論 問12)

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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12(理論 問12) (訂正依頼・報告はこちら)

真空中において、図のように電極板の間隔が6mm,電極板の面積が十分広い平行平板電極があり、電極K,P間には2,000Vの直流電圧が加えられている。このとき、電極K,P間の電界の強さは約( ア )V/mである。電極Kをヒータで加熱すると表面から( イ )が放出される。ある1個の電子に着目してその初速度を零とすれば、電子が電極Pに達したときの運動エネルギーWは( ウ )Jとなる。
ただし、電極K,P間の電界は一様とし、電気素量e=1.6✕10−19Cとする。

上記の記述中の空白箇所に当てはまる語句又は数値の組合せとして、正しいものを次の選択肢のうちから一つ選べ。
問題文の画像
  • ア:3.3✕102  イ:光電子  ウ:1.6✕10−16
  • ア:3.3✕105  イ:熱電子  ウ:1.6✕10−16
  • ア:3.3✕102  イ:光電子  ウ:3.2✕10−16
  • ア:3.3✕102  イ:熱電子  ウ:1.6✕10−16
  • ア:3.3✕105  イ:熱電子  ウ:3.2✕10−16

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この過去問の解説 (1件)

01

この問題では、平行平板電極間に生じる電界の強さ、加熱した電極から放出される粒子の種類、電子が電圧によって得る運動エネルギーについて理解しているかが問われています。

電極間の電界は一様とされているため、電界の強さは電圧を電極間距離で割ることで求められます。

また、金属を加熱したときに表面から放出される電子は熱電子です。

さらに、電子が電界によって加速されると、その運動エネルギーは電気素量と電圧の積で求めることができます。

選択肢1. ア:3.3✕102  イ:光電子  ウ:1.6✕10−16

電界の強さは、電極間電圧2000Vを電極間距離6mm=6×10⁻³mで割ることで求められ、約3.3×10⁵V/mとなります。

したがって、3.3×10²V/mという値は誤りです。

また、電極Kはヒータで加熱されているため放出されるのは熱電子であり、光電子ではありません。

よって、この選択肢は誤りです。

選択肢2. ア:3.3✕105  イ:熱電子  ウ:1.6✕10−16

電界の強さは2000V÷6×10⁻³mより約3.3×10⁵V/mとなり正しいです。

また、加熱された電極から放出される粒子は熱電子であり、この点も正しいです。

しかし、電子が電極Pに達したときの運動エネルギーは

W=eV=1.6×10⁻19C×2000V=3.2×10⁻16J

となるため、1.6×10⁻16Jとしている点が誤りです。

選択肢3. ア:3.3✕102  イ:光電子  ウ:3.2✕10−16

電界の強さが3.3×10²V/mとなっており、電極間距離を正しく考慮できていません。

また、電極を加熱した場合に放出されるのは光電子ではなく熱電子です。

そのため、この選択肢は誤りです。

選択肢4. ア:3.3✕102  イ:熱電子  ウ:1.6✕10−16

加熱された電極から放出される粒子を熱電子としている点は正しいです。

しかし、電界の強さが3.3×10²V/mとなっており、正しい値である3.3×10⁵V/mと一致しません。

よって、この選択肢は誤りです。

選択肢5. ア:3.3✕105  イ:熱電子  ウ:3.2✕10−16

電界の強さは2000Vを6mmで割ることで約3.3×10⁵V/mとなり正しいです。

また、電極Kをヒータで加熱しているため、放出されるのは熱電子です。

電子が電極Pに達したときの運動エネルギーは

W=eV=1.6×10⁻19C×2000V=3.2×10⁻16J

となります。

以上より、この選択肢が正しい組合せです。

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