静電気についての文章問題については7つの言葉を理解しよう

理論の「静電気」の分野では、よく文章問題が出題されます。電界、電気力線、電束や電荷、など言葉の定義を正しく覚えておけば、解ける問題がたくさんあります。ぜひ、下記のワードについてはしっかりと覚えておくようにしましょう。

7つの言葉

・静電気
物体が摩擦によって電気を帯びることを帯電といいます。帯電した電気の量を電荷といい、電荷が蓄えられている状態を静電気といいます。

・電界
電荷Q〔C〕があるとき、+1〔C〕に働く力の大きさをいいます。電界は力の大きさと向きの要素を持つので、ベクトル量です。よって単純に足し算・引き算ができません。電界中におかれた物体の内部電界は0になる。

・電荷
電気現象のもととなるもの。単位は〔C〕で正と負がある。

・電位
電界中で+1〔C〕がもつ位置エネルギーです。電界が0の点から1〔C〕を運ぶのに必要なエネルギーのことです。電位はスカラー量なので、足し算・引き算が容易です。

・電束
Q〔C〕の電荷からQ〔C〕の電束が出て、-Q〔C〕にQ〔C〕の電束が入る。電束は、電気力線の束と考えれば良いです。

・電気力線
Q〔C〕の電荷から、Q/ε〔本〕の電気力線が出ます。比誘電率に依存するので気を付けましょう。電気力線は等電位面と直交する。また、相互に交差しない。

・電気力線密度
電気力線の密度は、電界の強さと等しくなります。D =Q / S (電束密度)Q /εS =E (電気力線密度=電界の強さ) と変形することができます。

例題

(平成23年 理論 問1)
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)電気力線は、導体表面に垂直に出入りする。
(2)帯電していない空中の球導体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)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によって異なる。
(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)導体内部は等電位であり、電界は0である。

解答

(3)
・電束
Q〔C〕の電荷からQ〔C〕の電束が出て、-Q〔C〕にQ〔C〕の電束が入る。電束は、電気力線の束と考えれば良いです。

・電気力線
Q〔C〕の電荷から、Q/ε〔本〕の電気力線が出ます。比誘電率に依存するので気を付けましょう。電気力線は等電位面と直交する。また、相互に交差しない。

⇒電束は誘電率に依存しない値です。・・・答え(3)

カテゴリー: 理論
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