電極板面積と電極板間隔が共に \(S\) \([m^{2}]\) と \(d\) \([m]\) で、一方は比誘電率が \(\epsilon_{r1}\) の誘電体からなる平行平板コンデンサ \(C_{1}\) と、他方は比誘電率が \(\epsilon_{r2}\) の誘電体からなる平行平板コンデンサ \(C_{2}\) がある。いま、これらを図のように並列に接続し、端子 A, B間に直流電圧 \(V_{0}\) \([V]\) を加えた。このとき、コンデンサ \(C_{1}\) の電極板間の電界の強さを \(E_{1} [V/m]\)、電束密度を \(D_{1} [C/m^{2}]\)、また、コンデンサ \(C_{2}\) の電極板間の電界の強さを \(E_{2} [V/m]\)、電束密度を \(D_{2} [C/m^{2}]\) とする。両コンデンサの電界の強さ \(E_{1} [V/m]\) 及び \(E_{2} [V/m]\) はそれぞれ (ア) であり、電束密度 \(D_{1} [C/m^{2}]\) 及び \(D_{2} [C/m^{2}]\) はそれぞれ (イ) である。したがって、コンデンサ \(C_{1}\) に蓄えられる電荷を \(Q_{1} [C]\)、コンデンサ \(C_{2}\) に蓄えられる電荷を \(Q_{2} [C]\) とすると、それらはそれぞれ (ウ) となる。 ただし、電極板の厚さ及びコンデンサの端効果は、無視できるものとする。また、真空の誘電率を \(\epsilon_{0} [F/m]\) とする。 上記の記述中の空白箇所 (ア)、(イ) 及び (ウ) に当てはまる式として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

静電界に関する記述として、正しいのは次のうちどれか。

図に示す5種類の回路は、直流電圧 \(E\) [V] の電源と静電容量 \(C\) [F] のコンデンサの個数と組み合わせを異にしたものである。これらの回路のうちで、コンデンサ全体に蓄えられている電界のエネルギーが最も小さい回路を示す図として、正しいのは次のうちどれか。

図のように抵抗、コイル、コンデンサからなる負荷がある。この負荷に線間電圧 \(\dot{V}_{ab}=100\angle0^{\circ}[V]\), \(\dot{V}_{bc}=100\angle0^{\circ}[V]\), \(\dot{V}_{ac}=200\angle0^{\circ}[V]\) の単相3線式交流電源を接続したところ、端子a, 端子b, 端子cを流れる線電流はそれぞれ \(\dot{I}_{a}[A]\), \(\dot{I}_{b}[A]\) 及び \(\dot{I}_{c}[A]\) であった。\(\dot{I}_{a}, \dot{I}_{b}, \dot{I}_{c}\) の大きさをそれぞれ \(I_{a}[A], I_{b}[A], I_{c}[A]\) としたとき、これらの大小関係を表す式として、正しいのは次のうちどれか。 （負荷インピーダンス：\(Z_{ab} = 3+j4 \Omega\), \(Z_{bc} = 4-j3 \Omega\), \(Z_{ac} = 8+j6 \Omega\)）

図1のように、真空中において強さが一定で一様な磁界中に、速さ \(v\) [m/s] の電子が磁界の向きに対して \(\theta\) [°] の角度 (0° < \(\theta\) < 90°) で突入した。この場合、電子は進行方向にも磁界の向きにも (ア) 方向の電磁力を常に受けて、その軌跡は、(イ) を描く。 次に、電界中に電子を置くと、電子は電界の向きと (ウ) 方向の静電力を受ける。また、図2のように、強さが一定で一様な電界中に、速さ \(v\) [m/s] の電子が電界の向きに対して \(\theta\) [°] の角度 (0° < \(\theta\) < 90°) で突入したとき、その軌跡は、(エ) を描く。 上記の記述中の空白箇所 (ア)、(イ)、(ウ) 及び (エ) に当てはまる語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

(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。 電極間の電界の強さ \(E\) [kV/mm] のおおよその分布を示す図として、正しいのは次のうちどれか。 ただし、このときの電界の強さでは、放電は発生しないものとする。また、各図において、上部電極から下部電極に向かう距離を \(x\) [mm] とする。 (上部から: 空気4mm, 固体4mm, 空気2mm)

(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。

真空中において、図のように点Aに正電荷 \(+4Q\) [C]、点Bに負電荷 \(-Q\) [C] の点電荷が配置されている。この2点を通る直線上で電位が \(0\) [V] になる点を点Pとする。点Pの位置を示すものとして、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。なお、無限遠の点は除く。 ただし、点Aと点B間の距離を \(l\) [m] とする。また、点Aより左側の領域をa領域、点Aと点Bの間の領域をab領域、点Bより右側の領域をb領域とし、真空の誘電率を \(\varepsilon_{0}\) [F/m] とする。

図に示すように、電極板面積と電極板間隔がそれぞれ同一の2種類の平行平板コンデンサがあり、一方を空気コンデンサ A、他方を固体誘電体(比誘電率 \(\varepsilon_{r} = 4\))が満たされたコンデンサBとする。両コンデンサにおいて、それぞれ一方の電極に直流電圧 \(V\) [V] を加え、他方の電極を接地したとき、コンデンサBの内部電界 [V/m] 及び電極板上に蓄えられた電荷 [C] はコンデンサ Aのそれぞれ何倍となるか。その倍率として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。 ただし、空気の比誘電率を1とし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。

図に示す回路において、スイッチSを閉じた瞬間(時刻 \(t=0\)) に点Aを流れる電流を \(I_{0}\) [A] とし、十分に時間が経ち、定常状態に達したのちに点Aを流れる電流を \(I\) [A] とする。電流比 \(\dfrac{I_{0}}{I}\) の値を2とするために必要な抵抗 \(R_{3}\) [\(\Omega\)] の値を表す式として、正しいのは次のうちどれか。 ただし、コンデンサの初期電荷は零とする。

次の文章は、図1及び図2に示す原理図を用いてホール素子の動作原理について述べたものである。 図1に示すように、p形半導体に直流電流 \(I\) [A] を流し、半導体の表面に対して垂直に下から上向きに磁束密度 \(B\) [T] の平等磁界を半導体にかけると、半導体内の正孔は進路を曲げられ、電極①には ( ア ) 電荷、電極②には ( イ ) 電荷が分布し、半導体の内部に電界が生じる。また、図2のn形半導体の場合は、電界の方向はp形半導体の方向と ( ウ ) である。この電界により、電極①-②間にホール電圧 \(V_{H} = R_{H} \times\) ( エ ) [V] が発生する。ただし、\(d\) [m] は半導体の厚さを示し、\(R_{H}\) は比例定数 [m\(^3\)/C] である。 上記の記述中の空白箇所(ア), (イ), (ウ)及び(エ)に当てはまる語句又は式として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

次の文章は、金属などの表面から真空中に電子が放出される現象に関する記述である。 a. タンタル (Ta)などの金属を熱すると、電子がその表面から放出される。この現象は ( ア ) 放出と呼ばれる。 b. タングステン (W)などの金属表面の電界強度を十分に大きくすると、常温でもその表面から電子が放出される。この現象は ( イ ) 放出と呼ばれる。 c. 電子を金属又はその酸化物・ハロゲン化物などに衝突させると、その表面から新たな電子が放出される。この現象は ( ウ ) 放出と呼ばれる。 上記の記述中の空白箇所(ア), (イ)及び(ウ)に当てはまる語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

図1は、静電容量 \(C\) [F] のコンデンサとコイルからなる共振回路の等価回路である。このようにコイルに内部抵抗 \(r\) [\(\Omega\)] が存在する場合は、インダクタンス \(L\) [H] と抵抗 \(r\) [\(\Omega\)] の直列回路として表すことができる。この直列回路は、コイルの抵抗 \(r\) [\(\Omega\)] が、誘導性リアクタンス \(\omega L\) [\(\Omega\)] に比べて十分小さいものとすると、図2のように、等価抵抗 \(R_{p}\) [\(\Omega\)] とインダクタンス \(L\) [H] の並列回路に変換することができる。このときの等価抵抗 \(R_{p}\) [\(\Omega\)] の値を表す式として、正しいのは次のうちどれか。 ただし、\(I_{c}\) [A] は電流源の電流を表す。

真空中において、図に示すように、一辺の長さが \(6\) [m] の正三角形の頂点Aに \(4\times10^{-9}\) [C] の正の点電荷が置かれ、頂点Bに \(-4\times10^{-9}\) [C] の負の点電荷が置かれている。正三角形の残る頂点を点Cとし、点Cより下した垂線と正三角形の辺ABとの交点を点Dとして、次の(a)及び(b)に答えよ。 ただし、クーロンの法則の比例定数を \(9\times10^{9}\) [N\(\cdot\)m\(^{2}\)/C\(^{2}\)] とする。 まず、\(q_{0}\) [C] の正の点電荷を点Cに置いたときに、この正の点電荷に働く力の大きさは \(F_{C}\) [N] であった。次に、この正の点電荷を点Dに移動したときに、この正の点電荷に働く力の大きさは \(F_{D}\) [N] であった。力の大きさの比 \(\dfrac{F_{C}}{F_{D}}\) の値として、正しいのは次のうちどれか。

真空中において、図に示すように、一辺の長さが \(6\) [m] の正三角形の頂点Aに \(4\times10^{-9}\) [C] の正の点電荷が置かれ、頂点Bに \(-4\times10^{-9}\) [C] の負の点電荷が置かれている。正三角形の残る頂点を点Cとし、点Cより下した垂線と正三角形の辺ABとの交点を点Dとして、次の(a)及び(b)に答えよ。 ただし、クーロンの法則の比例定数を \(9\times10^{9}\) [N\(\cdot\)m\(^{2}\)/C\(^{2}\)] とする。 次に、\(q_{0}\) [C] の正の点電荷を点Dから点Cの位置に戻し、強さが \(0.5\) [V/m] の一様な電界を辺ABに平行に点Bから点Aの向きに加えた。このとき、\(q_{0}\) [C] の正の点電荷に電界の向きと逆の向きに \(2\times10^{-9}\) [N] の大きさの力が働いた。正の点電荷 \(q_{0}\) [C] の値として、正しいのは次のうちどれか。

静電界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。

直流電圧 1000 [V] の電源で充電された静電容量 8 [µF] の平行平板コンデンサがある。 コンデンサを電源から外した後に電荷を保持したままコンデンサの電極間距離を最初の距離の \( \dfrac{1}{2} \) に縮めたとき、静電容量 [µF] と静電エネルギー [J] の値の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、1000 [Ω] の抵抗と静電容量 \( C \) [µF] のコンデンサを直列に接続した交流回路がある。 いま、電源の周波数が1000 [Hz] のとき、電源電圧 \( \dot{E} \) [V] と電流 \( \dot{I} \) [A] の位相差は \( \dfrac{\pi}{3} \) [rad] であった。 このとき、コンデンサの静電容量 \( C \) [µF] の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、2種類の直流電源、\( R \) [Ω] の抵抗、静電容量 \( C \) [F] のコンデンサ及びスイッチSからなる回路がある。 この回路において、スイッチSを①側に閉じて回路が定常状態に達した後に、時刻 \( t = 0 \) [s] でスイッチSを①側から②側に切り換えた。 ②側への切り換え以降の、コンデンサから流れ出る電流 \( i \) [A] の時間変化を示す図として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、電界効果トランジスタに関する記述である。 図に示す MOS電界効果トランジスタ (MOSFET)は、p形基板表面にn形のソースとドレーン領域が形成されている。 また、ゲート電極は、ソースとドレーン間のp形基板表面上に薄い酸化膜の絶縁層(ゲート酸化膜)を介して作られている。 ソースSとp形基板の電位を接地電位とし、ゲートGにしきい値電圧以上の正の電圧 \( V_{GS} \) を加えることで、絶縁層を隔てたp形基板表面近くでは、(ア) が除去され、チャネルと呼ばれる (イ) の薄い層ができる。 これによりソースSとドレーンDが接続される。この \( V_{GS} \) を上昇させるとドレーン電流 \( I_{D} \) は (ウ) する。 また、このFETは (エ) チャネル MOSFET と呼ばれている。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。