A問題
上期
電験三種 理論 2024年度 上期 問1
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図1に示すような,空気を含む二つの誘電体からなる平行平板電極がある。この下部電極を接地し,上部電極に電圧を加えたときの電極間の等電位線の分布を示す断面図として,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし,誘電体の導電性及び電極と誘電体の端効果は無視できるものとする。参考までに固体誘電体を取り除いた,空気中平行平板電極の場合の等電位線の分布を図2に示す。図1 複合誘電体平行平板電極の断面図図2 空気中平行平板電極の断面図
正解と解説
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正解 5
図1は上側が空気(比誘電率1)、下側が固体誘電体(比誘電率6)で、両者が電極間に直列に挟まれている。端効果と誘電体の導電性を無視すれば境界面で電束密度Dが連続なので、E=D/(ε0εr)より空気中の電界は固体中の6倍になる。等しい電位差ごとに描いた等電位面の間隔は電界の強さに反比例するため、上側の空気層では図2よりも間隔が詰まって密集し、下側の固体層では大きく開いてまばらになる分布が正しい。逆に固体側で等電位面が密になっている図は、誘電率の違いによる電界の分担を取り違えており誤りである。