問題文
(選択問題)
図に示すように、面積が十分に広い平行平板電極（電極間距離 10 [mm]）が空気（比誘電率 \(\epsilon_{r1}=1\) とする。）と、電極と同形同面積の厚さ 4 [mm] で比誘電率 \(\epsilon_{r2}=4\) の固体誘電体で構成されている。下部電極を接地し、上部電極に直流電圧 \(V\) [kV] を加えた。次の(a)及び(b)に答えよ。
ただし、固体誘電体の導電性及び電極と固体誘電体の端効果は無視できるものとする。
上部電極に加える電圧 \(V\) [kV] を徐々に増加し、下部電極側の空気中の電界の強さが 2 [kV/mm] に達したときの電圧 \(V\) [kV] の値として、正しいのは次のうちどれか。
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選択肢
空気中の電界 \(E_{air} = 2\) [kV/mm]。
固体中の電界 \(E_{solid} = \dfrac{E_{air}}{4} = 0.5\) [kV/mm]。
全電圧 \(V\) は各層の電位差の和である。
\[ V = E_{air} \times (\text{空気の厚さ}) + E_{solid} \times (\text{固体の厚さ}) \]
\[ V = 2 \times (4 + 2) + 0.5 \times 4 = 12 + 2 = 14 \ [kV] \]