電場と電位・コンデンサー（知識）の問題

帯電していない金属（導体）の板と、帯電していないガラス（不導体）の板を、それぞれ別々に一様な電場の中に置き、十分に時間がたった状態を考える。導体の静電誘導と不導体の誘電分極について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　ガラスの板の内部では、電場の強さは $0$ になる。
• イ　金属の板で静電誘導が起こるのは、金属の中の陽イオンが電場の向きに移動するためである。
• ウ　ガラスの板で誘電分極が起こるのは、ガラスの中の自由電子が板の表面まで移動するためである。
• エ　金属の板の内部では、電場の強さは $0$ になる。
• オ　帯電した物体をガラスの板に近づけると、ガラスの板は帯電した物体からしりぞけられる。

真空中で、絶縁体の糸でつるした中までつまった金属球に、正の電気量 $Q$ を与えた。まわりにはほかの電荷も物体もない。十分に時間がたち、金属の中で電荷の移動が止まった状態（静電状態）を考える。

このときの金属球について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　与えた電荷は、金属球の内部全体に一様に分布している。
• イ　与えた電荷は金属球の表面にだけ分布し、金属球の内部の電場は $0$ である。
• ウ　金属球の内部には、中心から外向きの電場があり、中心から離れるほど強い。
• エ　金属球の中心の電位は、金属球の表面の電位より高い。
• オ　金属球の表面のすぐ外側の電場は、表面に平行な向きである。

内部に空洞をもつ、帯電していない金属のかたまり（中空の導体）を、真空中の一様な電場の中に置いた。空洞は金属で完全に囲まれており、空洞の中には電荷も物体も何もない。十分に時間がたち、金属の中で電荷の移動が止まった状態（静電状態）を考える。このときのようすについて述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　金属の部分の内部では電場が $0$ であり、金属全体が等電位になっている。
• イ　金属の外側の表面のすぐ外では、電場の向きは金属の表面に垂直である。
• ウ　空洞に面した金属の内側の表面には、外部の電場によって誘導された正と負の電荷が分布する。
• エ　空洞の中の電場は $0$ であり、空洞の中の電位はどこでも金属の電位と等しい。
• オ　等電位面を一定の電位差ごとに描いたとき、金属の外側の空間では、等電位面の間隔が狭いところほど電場が強い。

静電気と帯電、はく検電器について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちからすべて選べ。ただし、はく検電器は、金属板・金属棒と、金属棒の下端につけた 2 枚の金属はくが一体の導体でできており、はじめは帯電していないものとする。また、検電器には指などを触れず、外部との間で電荷の出入りはないものとする。アとイでこすり合わせる 2 つの物体は、互いの間だけで電荷をやりとりし、ほかの物体との間で電荷の出入りはないものとする。

• ア　帯電していない 2 つの物体をこすり合わせると、一方の物体から他方の物体へ電子が移動し、2 つの物体は異符号で同じ大きさの電気量に帯電する。
• イ　2 つの物体をこすり合わせて帯電させるとき、正の電気をもつ陽子が一方の物体から他方の物体へ移動する。
• ウ　はく検電器の金属板に、負に帯電した棒を触れないように近づけると、検電器全体の電気量の総和は 0 のまま、金属板の側に正の電荷が、はくの側に負の電荷が現れ、2 枚のはくは開く。
• エ　ウの状態から、金属板に触れないまま棒を遠ざけると、2 枚のはくは開いたままになる。
• オ　外部との間で電荷の出入りがない物体の集まりでは、物体の間で電荷が移動しても、すべての物体の電気量の合計は一定に保たれる。

静電気だけが存在し、電荷が静止している状態（静電状態）を考える。電位・等電位面と電場の関係、および導体について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、電位の基準（電位 $0$）は無限遠にとる。

• ア　等電位面は、電気力線と平行になるように分布する。
• イ　隣り合う面どうしの電位差が等しくなるように描いた等電位面では、面の間隔が広いところほど、電場は強い。
• ウ　電場の向きは、電位の高いほうから低いほうへ向かう向きである。
• エ　導体の内部では電場が $0$ なので、接地していない導体であっても、導体の電位は必ず $0$ である。
• オ　帯電していない中空の金属球（空洞の中には電荷がない）を外部の電場の中に置くと、外部の電場は金属球の壁を通り抜け、内側の空洞にも電場ができる。