電験3種過去問【2020年理論 問2】

【電磁気】電気力線の分布《正誤問題》

 四本の十分に長い導体円柱①~④が互いに平行に保持されている。①~④は等しい直径を持ち、図の紙面を貫く方向に単位長さ当たりの電気量+Q[C/m]又は-Q[C/m]で均一に帯電している。ただし、Q>0とし、①の帯電電荷は正電荷とする。円柱の中心軸と垂直な面内の電気力線の様子を図に示す。ただし、電気力線の向きは示していない。このとき、①~④が帯びている単位長さあたりの電気量の組合せとして、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

 
(1) +Q +Q +Q +Q
(2) +Q -Q -Q -Q
(3) +Q -Q +Q +Q
(4) +Q +Q -Q -Q
(5) +Q +Q +Q -Q
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解答

(2)

解説

 電気力線の方向は電荷+Q[C]から電荷-Q[C]へ向かう(プラスからマイナスへ向かう)。同じ電荷同士では電気力線は互いに接することはない。

 問題では、①が+Q[C/m]であるので、電気力線が向かう電荷③及び④は-Q[C/m]である。また、-Q[C/m]である③から電気力線は②へ向かっていることから(正確には②→③へ向かっている)、②は+Q[C/m]である。

 「①と②」及び「③と④」がそれぞれ電気力線が接していないことから、「①と②」「③と④」はそれぞれ同じ極性の電荷をもつことが確認できる。