DD3種 - 1.2 静電作用とコンデンサ - 1.2.5 練習問題

1.2 静電作用とコンデンサ - 1.2.5 練習問題

H18年第1回

次の文章の[　]内に、解答群の中から、最も適したものを選び、その番号を記せ。
静電容量が 3C ファラドのコンデンサに V ボルトの直流電圧を加えると、コンデンサに蓄えられる電荷の量 Q は、[　] クーロンで表される。

解答
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電荷量 Q は，以下の式で求められる。

Q = CV

このとき C が「3C」であるので，それを代入すると，

Q = 3CV

となり，答えは 3CV となります。

H18年第2回

次の文章の[　]内に、解答群の中から、最も適したものを選び、その番号を記せ。
2 個の電荷 Q₁、Q₂ の間には、Q₁ と Q₂ を結ぶ直線方向に力が働く。その大きさは、Q₁ と Q₂ のそれぞれの電荷の量の積に比例し、Q₁ と Q₂ 間の距離の[　] 乗に反比例する。

(1) 1/2    (2) 1    (3) 2

解答
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クーロンの法則より，

静電力 F は，２つの電荷量の積に比例し，２つの電荷量間の距離の２乗に反比例する。

H20年第2回

次の文章の[　]内に、解答群の中から、最も適したものを選び、その番号を記せ。
平行電極板で構成されているコンデンサの静電容量を大きくする方法の一つに、[　] 方法がある。

• (1) 電極板の面積を小さくする
• (2) 電極板の間隔を大きくする
• (3) 電極板間に誘電率の値が大きい物質を挿入する

解答
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平行平板の静電容量 C[F] は、次式で表すことができるから，

静電容量を大きくするためには，

1. 平板の間隔を狭くする(間隔 d に反比例)
2. 平板の面積を大きくする(面積 s に比例)
3. 平板間に誘電率の大きな誘電体を挿入する(誘電率 ε に比例)

の３つの方法がある。

H21年第1回

次の文章の[　]内に、解答群の中から、最も適したものを選び、その番号を記せ。
静電容量の単位であるファラドと同一の単位は、[　] である。

• (1) ボルト/アンペア
• (2) ジュール/クーロン
• (3) クーロン/ボルト

解答
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電荷量 Q は，以下の式で求められる。

Q[C] = C[F]・V[V]

これを静電容量 C を求める式に変形すると，

C[F] = Q[C] / V[V]

右辺の式の単位は，[C/V]となる。つまり答えはクーロン/ボルトとなる。