静電界36【電験3種 理論】電気力線の性質で誤りはどれ？正電荷から出て負電荷へ入る！平成29年 A問題1 完全解説

今回は平成29年度 理論科目 A問題1を解説します。電界を仮想的な線で表した電気力線の性質について、(1)〜(5)の記述のうち誤っているものを1つ選ぶ論述問題です。

電気力線は電界を表す仮想的な線で、矢印は正電荷から出て負電荷へ入る向きです。選択肢(2)はこれが逆なので誤りです。線は交差・分岐せず、疎密は電界の強弱を表し、各点の矢印方向の接線が電界の向きになります。

平成29年度 理論科目 A問題1：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）】 平成29年度 A問題1

　電界の状態を仮想的な線で表したものを電気力線という。この電気力線に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) 同じ向きの電気力線同士は反発し合う。
(2) 電気力線は負の電荷から出て、正の電荷へ入る。
(3) 電気力線は途中で分岐したり、他の電気力線と交差したりしない。
(4) 任意の点における電気力線の密度は、その点の電界の強さを表す。
(5) 任意の点における電界の向きは、電気力線の接線の向きと一致する。

出題のポイント：向き・非交差・密度・接線を確認する

電気力線は、正の試験電荷が受ける力の向きを連ねた仮想的な線です。矢印は正電荷から出て負電荷へ入ります。各点で矢印方向の接線が電界の向き、線の疎密が電界の強弱を表し、電界の向きは一点で一意なので途中で交差・分岐しません。

ポイント解説：電気力線の向きと4つの基本性質

電気力線の最重要ルールは、正電荷から出て、負電荷へ入るという向きです。選択肢(2)はこの向きが逆になっているため、誤りです。

そのほかの記述も確認します。電気力線は途中で分岐・交差せず、線の疎密は電界の強弱を表し、各点では矢印方向の接線が電界の向きです。なお、電気力線は仮想線であり、線そのものが物理的な力を及ぼすわけではありません。

問題の解説：5つの記述を定義から判定する

STEP1　各選択肢の正誤を確認する

(1) 同じ向きの電気力線同士は反発し合う → 正しい。これは力線が互いを実際に押すという意味ではなく、同符号電荷の電界を描くと力線が互いに離れる形になる、という作図上の性質です。

(2) 電気力線は負の電荷から出て、正の電荷へ入る → 誤り。正しくは「正の電荷から出て、負の電荷へ入る」。

(3) 電気力線は途中で分岐したり、他の電気力線と交差したりしない → 正しい。

STEP2　残りの選択肢を確認する

(4) 任意の点における電気力線の密度は、その点の電界の強さを表す → 正しい。一定の作図規約のもとで、力線が密な領域ほど電界が強いことを表します。

(5) 任意の点における電界の向きは、電気力線の接線の向きと一致する → 正しい。正確には、その点における力線の矢印方向の接線が電界の向きです。

STEP3　誤りを選ぶ

向きが逆になっている(2)が誤りです。電気力線は「正→負」の向き、と確実に覚えておきましょう。

答え：(2)（電気力線は正電荷から出て負電荷へ入る）

まとめ

正しい向き	正電荷→負電荷
(2)の記述	負→正（逆）で誤り
その他(1)(3)(4)(5)	すべて正しい
答え	(2)

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