静電界 - らじとく

🛡️ 静電界のまとめ ▼

!!! important 電荷・電界 💥
- 密度：ギチギチなほど 電界（受ける力） が強力。
- 向き：＋から出て－へ入る。接線方向が電界の向き。
- 突き刺さる：金属表面には必ず垂直に出入りする。
- 総数： $ N = Q / \varepsilon $ （電気量を誘電率で割った本数）。

!!! important 電位・電圧 💡
- 仕事量での定義： $ 1 \mathrm{C} $ あたりの電荷が持つ仕事量。公式： $ V = W / Q $
- 平等電界（コンデンサ）：距離 $ d $ に 正比例 して電圧が変わる（ $ V = E d $ ）。
- 点電荷（電気の親玉）：電界 $ E $ （力）は距離の 2乗に反比例し、電位 $ V $ （エネルギーの差）は距離に 反比例 する。

!!! tip コンデンサの攻略法 🚀
- 貯まる量 $ C $：板の面積 $ S $ に比例し、板のスキマ $ d $ に反比例する。
- 変化の計算：誘電率を 2 倍・距離を半分にすると、合計で 4 倍 貯まる計算！
- つなぎ方：並列は足し算（電圧をフルに使える）、直列は逆数の足し算（電圧を分け合ってダウン）。

エネルギーの爆発力

2乗の法則：電圧 $ V $ を 2 倍にすると、蓄えられるエネルギー $ W $ は 4 倍 に跳ね上がる！
公式： $ W = \frac{1}{2} C V^2 $

※以下の国家試験問題・選択肢は学習支援を目的として引用しています。問題文および選択肢の著作権は厚生労働省に帰属します。解説・補足・分野分類・関連知識の整理は当サイトが独自に作成しています。

問 75 [医用工学]

電気力線について誤っているのはどれか。

1．電気力線の密度は電界の強さを表す。
2．電気力線は導体の表面に垂直に出入りする。
3．電気力線は正電荷から出て負電荷で終わる。
4．電気力線の垂直方向は電界の方向に一致する。
5．電気力線の総数は電荷を誘電体の誘電率で除したものである。

問 75 [医用工学]

電荷、電界および電位で正しいのはどれか。

1．正電荷QからQ本の電気力線が出る。
2．電位差は電荷量当たりの仕事量で表す。
3．コンデンサの電荷は電位差に反比例する。
4．平等電界中の電位差は距離に反比例する。
5．点電荷によるある点の電界強度は距離に比例する。

問 75 [医用工学]

静電容量の単位はどれか。

1．A･s･V^-1
2．A･m^-1
3．C･s^-1
4．V･m^-1
5．J･C^-1

問 77 [医用工学]

図に示す平行平板コンデンサの静電容量［pF］はどれか。ただし、極板間の誘電率 ε は 5.0 × 10－11 F･m^-1 とする。

1．0.1
2．0.2
3．0.5
4．1.0
5．5.0

問 77 [医用工学]

平行板コンデンサを図Aに示す。これを図Bのように電極間距離 l [m]を半分にし、比誘電率ε_r が 3 の誘電体を入れたとき、静電容量 [F]は何倍になるか。ただし、ε₀ は真空中の誘電率とする。

1．1
2．2
3．4
4．6
5．9

問 77 [医用工学]

図のように極板面積Aの平行板キャパシタ(コンデンサ)の極板距離のうちd1 が比誘電率ε₁ 、残りのd2 が比誘電率ε₂ の誘電体で満たされている。このキャパシタの電気容量(静電容量)C を表す式はどれか。ただし、電気定数(真空の誘電率)はε₀ とする。

1. $\frac{\varepsilon_1 \varepsilon_2 \varepsilon_0 A}{d_1 + d_2}$
2. $\frac{d_1 + d_2}{\varepsilon_1 \varepsilon_2 \varepsilon_0 A}$
3. $\frac{\varepsilon_0 A}{\varepsilon_1 / d_1 + \varepsilon_2 / d_2}$
4. $\frac{\varepsilon_0 A}{d_1 / \varepsilon_1 + d_2 / \varepsilon_2}$
5. $\frac{\varepsilon_1 / d_1 + \varepsilon_2 / d_2}{\varepsilon_0 A}$

問 75 [医用工学]

コンデンサ回路を図に示す。この回路について正しいのはどれか。２つ選べ。ただし、C1 の電荷は 12μC とする。

1．合成容量は 0.8 μF である。
2．C2 にかかる電圧は8V である。
3．C2 に蓄えられる電荷は 12 μC である。
4．C1 にかかる電圧は C2 より低い。
5．E は８V である。