平成27年度理論問2

図のように，真空中で2枚の電極を平行に向かい合せたコンデンサを考える。各電極の面積を

A \ \mathrm {[m^{2}]}

，電極の間隔を

l \ \mathrm {[m]}

とし，端効果は無視すると，静電容量は

\fbox {　 （ア） 　} \ \mathrm {[F]}

である。このコンデンサに直流電圧源を接続し，電荷

Q \ \mathrm {[C]}

を充電してから電圧源を外した。このとき，電極間の電界

E=\fbox {　 （イ） 　} \ \mathrm {[V/m]}

によって静電エネルギー

W=\fbox {　 （ウ） 　} \ \mathrm {[J]}

が蓄えられている。この状態で電極間隔を増大させると静電エネルギーも増大することから，二つの電極間には静電力の

\fbox {　 （エ） 　}

が働くことが分かる。ただし，真空の誘電率を

\varepsilon _{0} \ \mathrm {[F/m]}

とする。

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

\begin{array}{ccccc} & （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） \\ \hline (1) & 　\displaystyle \varepsilon _{0}\frac {A}{l}　 & 　\displaystyle \frac {Ql}{\varepsilon _{0}A}　 & 　\displaystyle \frac {Q^{2}l}{\varepsilon _{0}A}　 & 　引　力　 \\ \hline (2) & \displaystyle \varepsilon _{0}\frac {A}{l} & \displaystyle \frac {Q}{\varepsilon _{0}A} & \displaystyle \frac {Q^{2}l}{2\varepsilon _{0}A} & 引　力 \\ \hline (3) & \displaystyle \frac {A}{\varepsilon _{0}l} & \displaystyle \frac {Ql}{\varepsilon _{0}A} & \displaystyle \frac {Q^{2}l}{2\varepsilon _{0}A} & 斥　力 \\ \hline (4) & \displaystyle \frac {A}{\varepsilon _{0}l} & \displaystyle \frac {Q}{\varepsilon _{0}A} & \displaystyle \frac {Q^{2}l}{\varepsilon _{0}A} & 斥　力 \\ \hline (5) & \displaystyle \varepsilon _{0}\frac {A}{l} & \displaystyle \frac {Q}{\varepsilon _{0}A} & \displaystyle \frac {Q^{2}l}{2\varepsilon _{0}A} & 斥　力 \\ \hline \end{array}

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正解：(2)

出典：平成27年度第三種電気主任技術者試験　理論科目

平成27年度 理論 問2