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第三種電気主任技術者・2020年度・理論

2020年度 理論 問17(b)

静電気・コンデンサ静電気静電容量誘電体の効果

問題文

この問題の誤りを報告

図のように、誘電体の種類、比誘電率, 絶縁破壊電界, 厚さがそれぞれ異なる三つの平行板コンデンサ①～③がある。
（表のデータ：
① 厚さ4.0mm, 比誘電率2, 絶縁破壊電界10 kV/mm
② 厚さ1.0mm, 比誘電率4, 絶縁破壊電界20 kV/mm
③ 厚さ0.5mm, 比誘電率8, 絶縁破壊電界50 kV/mm
）

各平行板コンデンサへの印加電圧をそれぞれ徐々に上昇し、極板間の電界の強さが絶縁破壊電界に達したときの印加電圧(絶縁破壊電圧)の大きさの大きい順として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

2020年度 理論 問17(b)の問題図1

出典：第三種電気主任技術者 2020年度 理論 問17(b)

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正答：(2)

要点

正解は(2)。絶縁破壊電圧は E_{BD}d で比較します。①は40kV、②は20kV、③は25kVなので、絶縁破壊電圧の大きい順は①>③>②です。

詳細解説を読む

絶縁破壊電圧 VBDV_{BD} は、絶縁破壊電界を EBDE_{BD} とすると VBD=EBD×dV_{BD} = E_{BD} \times d で求まる。
① 10 kV/mm×4.0 mm=40 kV10 \text{ kV/mm} \times 4.0 \text{ mm} = 40 \text{ kV}
② 20 kV/mm×1.0 mm=20 kV20 \text{ kV/mm} \times 1.0 \text{ mm} = 20 \text{ kV}
③ 50 kV/mm×0.5 mm=25 kV50 \text{ kV/mm} \times 0.5 \text{ mm} = 25 \text{ kV}
よって、①(40) > ③(25) > ②(20)。

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