第三種電気主任技術者・2021年度・理論

2021年度 理論 問2

二つの導体小球がそれぞれ電荷を帯びており、真空中で十分な距離を隔てて保持されている。ここで、真空の空間を、比誘電率2の絶縁体の液体で満たしたとき、小球の間に作用する静電力に関する記述として、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

出典:第三種電気主任技術者 2021年度 理論 問2

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正答:(3)

要点

正解は(3)。クーロン力は媒質の誘電率に反比例するため、比誘電率2の液体中では大きさが真空中の1/2になります。力の向きは電荷の符号で決まり、媒質を変えても引力・斥力の関係は変わりません。

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クーロンの法則より、静電力 FF は以下の式で表される。
F=14πεr2Q1Q2 F = \dfrac{1}{4\pi \varepsilon r^2} Q_1 Q_2
真空中の誘電率を ε0\varepsilon_0 とすると、比誘電率 εr=2\varepsilon_r = 2 の液体中での誘電率は ε=εrε0=2ε0\varepsilon = \varepsilon_r \varepsilon_0 = 2\varepsilon_0 となる。
したがって、力は真空中の 12\dfrac{1}{2} 倍となる。力の向き(引力か斥力か)は電荷の符号のみに依存するため変わらない。

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