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電験3種(電気主任技術者国家試験第三種)に合格するためのマガジンです.

マガジンは,週刊で発行します.1回の発行は,5〜20ページ/回と1週間で読み

きれる量となっています.

毎回の読み切りで,途中からの講読も可能となっています.内容は,試験に

出る公式や重要事項で,読んでいるだけで,合格できる内容になっています.

(時には,マル秘情報もあります)

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【発行者】:電気のプロ:坂林和重

【質問の連絡先】:goukaku@din.or.jp

【関連ホームページ】:http://cgi.din.or.jp/~goukaku/

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皆さんこんにちはです.2007035日の第1回発行マガジンです.

今日は、有料マガジンの記念すべき第1回です。これから、電気の資格である、

電験3種を取得するために、毎週マガジンを発行していきます。

このマガジンの特徴は、

1、毎回読み切りです。途中から読み始めても問題ありません。

2、このマガジンを1年間購読し、マガジンに合わせて勉強すると、

試験に合格できます。

3、勉強のペースは、このマガジンに合わせられます。

4、バックナンバーで全ての範囲を勉強することもできます。

今週のマガジンは、クーロンの法則と電界の性質の学習です.

頑張って勉強してくださいね.

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Subject(題名):電験3種合格マガジン「クーロンの法則と電界の性質」

1.理 論

1−1.静電気と電界

1)クーロンの法則と点電荷間に働く力

 

学習の目的:クーロンの法則を理解して点電荷どうしに働く力の計算ができるようにする。

 

クーロンの法則とは、「点電荷Q1[C]Q2[C]が距離r[m]離れてあったときにそれぞれに

働く力F[N]は、次式で計算される」

                            [N]----------------------(重要公式)

と言う法則です。

ここで、ε0は、真空中の誘電率でε0=8.85×10-12[F/m]または、です。

図解しますと、

 

 

 

 

 

 





ここで、働く力の向きは、点電荷Q1[C]Q2[C]が同符号(++や、--など)の時は反発し、

反対符号(+-など)の時は吸引します。

 

では、例題で学習してみましょう。

例題

図のように、真空中に3[m]離れたAB2点にそれぞれQ[C]の点電荷があり、その直線上の

P点に2×10-6[C]の点電荷を置くとき、その点電荷にB点の方向に4×10-3[N]の力が働くという。

Q[C]の値として、正しいのは次のうちどれか。 ただし、ε0=1/(9×10-9)[F/m]とする。

 

 

 

 

 


(1)1.78×10-7                (2)2.96×10-7                (3)4.21×10-7

(4)6.54×10-7                (5)8.47×10-7
【解説】

点電荷に働く力は、クーロンの法則から計算することができます。 すなわち、点電荷q1[C]

q2[C]が距離r[m]離れてあったときに働く力F[N]は、

     [N]

となります。

さて、問題の図は、下記です。

 

 

 

 

 




問題の図から、A点の点電荷Q[C]P点の点電荷2×10-6[C]によって働く力F1[N]はクーロン

の法則から

            [N]-------------------------------(1)

同じくB点の点電荷Q[C]P点の点電荷2×10-6[C]によって働く力F2[N]はクーロンの法則か

           [N] -------------------------------(2)

図で示すと、下図となります。

 

 

 

 

 


さて、題意よりF1F2 = 4×10-3[N]ですから、(1)(2)式から

          [N] --------(3)

(3)式をQ[C]について解くと

                                         [C]

となります。

 

ゆえに、選択肢は、(2)となります。

解答】(2)

 

まとめ:クーロンの法則は、重要公式として覚えて下さい。

 

 

2)電界の性質

 

学習の目的:電界の性質を理解する。

 

電界には、次のような性質があります。

(1)媒質中に置かれた正電荷から出る電気力線の本数は、その電荷の大

きさに比例し、媒質中の誘電率に反比例する

(2)電界中における電気力線は、相互に交差しない。

(3)電界中における電気力線は、等電位面と直交する

(4)電界中のある点の電気力線の密度は、その点における電界の強さ(

きさ)を表す。

(5)静電界中における導体内部の電界は、0である。

----------------------(重要事項)

と言う性質です。

では、順番に説明しましょう。

(1)媒質中に置かれた正電荷から出る電気力線の本数は、その電荷の大きさに比例し、

媒質中の誘電率に反比例する

この文章で、媒質とは、正電荷から出る電気力線を伝える物質を言います。 例えば、

空気であったり、絶縁物であったりします。 この物質の中には、真空も含まれます。

ここで書いてある、電気力線とは、何でしょうか。 電気力線は、想像の力線です。

例えば、天気予報でよく見る温暖前線がありますね。 あの線と同じように、実際には

無い線で、理解し易くするために考え出された、想像の力線です。

では、電気力線は、どのように正電荷から出ているかと言いますと、下図のようになり

ます。

図は、正の点電荷が、1個だけあった場合の電気力線を描いています。

 

 

 

 

 

 

 

 

 


出ている電気力線の数N[]は、

     []

となります。(ここで、Q:電荷の大きさ、ε:媒質中の誘電率、ε0:真空中の誘電率、

εs:媒質の比誘電率)

(2)電界中における電気力線は、相互に交差しない。

つぎに、電気力線は、相互に交差しないという性質を覚えましょう。

 

 

 

 

 

 


(3)電界中における電気力線は、等電位面と直交する

また、電気力線は、等電位面と直交します。

等電位面というのは、電位(電位は、電圧とほぼ同じ意味)の同じ場所を結んだ面です。

 天気図で言えば、同じ気圧を結んだ等圧線というのがありますね。 等電位面とは、

同じ電圧を結んだ面のことです。

逆に言えば、等圧線に直角に吹く風を電気力線と思えばよいかもしれません。

 


 

 

 

 

 

 

 


(4)電界中のある点の電気力線の密度は、その点における電界の強さ(大きさ)を表す。

つぎに、電気力線は、電界の強さ(大きさ)が強ければ強いほど密度も高くなります。

 

 

 

 

 

 

 

 

 


(5)静電界中における導体内部の電界は、0である。

図のように円柱の導体があった場合、電気力線は、導体に垂直に入りますが、その表面

で途切れて導体内部に入り込みません。

 

 

 

 

 

 

 

 


(6)電気力線は、正電荷から出て負電荷または、無限遠で終わる。

最後に、電気力線は、「正電荷から出て負電荷または、無限遠で終わる」と言う性質を

覚えましょう。

 

 

 

 

 

 






では、例題で学習してみましょう。

例題H13.01.02

静電界に関する次の記述のうちで、誤っているのはどれか。

(1)媒質中に置かれた正電荷から出る電気力線の本数は、その電荷の大

きさに比例し、媒質中の誘電率に反比例する

(2)電界中における電気力線は、相互に交差しない。

(3)電界中における電気力線は、等電位面と直交する

(4)電界中のある点の電気力線の密度は、その点における電界の強さ(

きさ)を表す。

(5)電界中に置かれた導体内部の電界の強さ(大きさ)は、その導体表面の電界の強さ

(大きさ)に等しい。

 

 

解答】(5)

【解説】

この問題の解答は、先に書いた電界の性質から理解できますね。

「(5)静電界中における導体内部の電界は、0である。」と言う性質に反します。

 

ゆえに、選択肢は、(5)となります。

 

まとめ:この電界の性質は、いろんな場面で、電気を理解するのに役立ちます。 重要事項と

して覚えて下さい。

 

 

今週は、ここまでにします。来週も楽しみにしてくださいね。

byby (^o^)~~~

尚、次回からは、「合格するコツ」や「合格までに必要な勉強時間」を紹介しますね。

 

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