静電界15【電験3種 理論】静電界と電気力線の性質で誤っているものは？令和5年上期 A問題2 完全解説

今回は令和5年度上期 理論科目 A問題2を解説します。静電界に関する記述のうち誤っているものを選ぶ論述問題です。電気力線の本数・交差・等電位面との関係・密度、そして導体内部の電界について問われます。

電気力線の性質（本数＝Q/ε、交差しない、等電位面と直交、密度＝電界の強さ）を確認します。最大のポイントは静電平衡にある導体内部の電界は零で、表面の電界とは等しくないことです。

令和5年度上期 理論科目 A問題2：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 理論科目 【電磁気（静電界）】 令和5年度上期 A問題2

　静電界に関する次の記述のうち、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(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（大きさ）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。

出題のポイント：電気力線と静電平衡の基本性質

電気力線は正電荷から出て負電荷へ入り、互いに交差せず、等電位面と直交します。線の密度は電界の強さを表します。さらに、静電平衡にある導体では内部の電界が零になることを押さえましょう。

ポイント解説：静電平衡では導体内部E＝0

電気力線の性質を確認します。正電荷から出る本数はQ/εで電荷に比例し誘電率に反比例、電気力線は交差せず、等電位面と直交し、その密度は電界の強さを表します。ここまではすべて正しい記述です。

誤りは(5)です。静電平衡にある導体内部の電界は零で、導体表面の電界（一般に零でない）とは等しくありません。導体内部が零でないと自由電子が移動し続け静電平衡になりません。

問題の解説：5つの記述を順に判定

STEP1　(1)〜(4)の正しさを確認する

(1) 正電荷から出る電気力線の本数はQ/εで、電荷に比例し誘電率に反比例 → 正しい。

(2) 電気力線は交差しない（交差すると1点で電界の向きが2つになり矛盾） → 正しい。

(3) 電気力線は等電位面と直交する → 正しい。

(4) 電気力線の密度はその点の電界の強さを表す → 正しい。

STEP2　(5)の誤りを指摘する

(5) 静電平衡にある導体内部の電界は零であり、導体表面の電界（零でない）とは等しくありません。したがって(5)が誤りです。

よって答えは(5)です。

答え：(5)（導体内部の電界は零で、表面の電界とは等しくない）

まとめ

(1)〜(4)	すべて正しい記述
(5)導体内部の電界	常に零（表面とは等しくない）→誤り
答え	(5)

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