第三種電気主任技術者・2012年度・理論

2012年度 理論 問15(b)

図のように、三つの平行平板コンデンサを直並列に接続した回路がある。ここで、それぞれのコンデンサの極板の形状及び面積は同じであり、極板間には同一の誘電体が満たされている。なお、コンデンサの初期電荷は零とし、端効果は無視できるものとする。
いま、端子a-b間に直流電圧300 [V] を加えた。このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

静電容量が3 [μF] のコンデンサの極板間の電界の強さは、4 [μF]のコンデンサの極板間の電界の強さの何倍か。倍率として、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

2012年度 理論 問15(b)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2012年度 理論 問15(b)

回答を選ぶ

選択すると結果を表示

見直しを保存するには、設定で端末内の記録をONにしてください。

次の問題へ →
正答・解説を確認する

正答:(4)

要点

正解は(4)。静電容量 C=εSdC = \dfrac{\varepsilon S}{d} より、極板面積・誘電体が同じなので、d∝1Cd \propto \dfrac{1}{C}。d3∝13d_3 \propto \dfrac{1}{3}, d4∝14d_4 \propto \dfrac{1}{4}。

詳細解説を読む

静電容量 C=εSdC = \dfrac{\varepsilon S}{d} より、極板面積・誘電体が同じなので、d∝1Cd \propto \dfrac{1}{C}。
d3∝13d_3 \propto \dfrac{1}{3}, d4∝14d_4 \propto \dfrac{1}{4}。
3 [μF]のコンデンサ電圧 V3=300−100=200V_3 = 300 - 100 = 200 [V]。4 [μF]は V4=100V_4 = 100 [V]。
電界強度 E=VdE = \dfrac{V}{d}。
比 E3E4=V3/d3V4/d4=V3V4⋅d4d3=200100⋅1/41/3=2⋅34=32=1.5\dfrac{E_3}{E_4} = \dfrac{V_3/d_3}{V_4/d_4} = \dfrac{V_3}{V_4} \cdot \dfrac{d_4}{d_3} = \dfrac{200}{100} \cdot \dfrac{1/4}{1/3} = 2 \cdot \dfrac{3}{4} = \dfrac{3}{2} = 1.5倍。

関連問題

考え方を確認する補足解説