第三種電気主任技術者・2025年度 上期・理論
2025年度 上期 理論 問12
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 2000V 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。
出典：第三種電気主任技術者 2025年度 上期 理論 問12
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正答：(5)
要点
正解は(5)。電界の強さ E=V/d、加熱で放出される粒子が熱電子であること、電子1個が得る運動エネルギーが eV であることを順に埋める問題です。E≈3.3×105 V/m、W=3.2×10−16 J となるので (5) が正しいです。
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この問題では、電界の強さ、放出される電子の種類、電子1個が得るエネルギーをそれぞれ基本式から確認することがポイントです。
電界の強さ E=V/d=2000/(6×10−3)≈3.3×105[V/m]。
加熱により放出されるのは「熱電子」。
運動エネルギー W=eV=1.6×10−19×2000=3.2×10−16[J]。
よって、(5)が正しい。
ここでは複雑な回路計算は不要で、0.0062000、eV、熱電子放出という基本事項を素直に当てれば足ります。単位を一つずつ確認すると、選択肢の取り違えを防げます。特に電子1個のエネルギーは電圧に電気素量を掛ければよいので、機械的エネルギーの式へ持ち込む必要はありません。加熱で放出されるのが光電子ではなく熱電子である点も、空欄 (イ) を切る重要な根拠です。
