電場と電位・コンデンサー（知識）の問題

一様な電場の中に、帯電していない金属のかたまり（導体）を置いたところ、静電誘導が起こり、やがて金属の中で電荷の移動が止まった。また、別の実験で、同じ電場の中に帯電していないガラスのかたまり（不導体）を置いた。これら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　電荷の移動が止まったとき、金属の内部の電場は、金属を置く前の電場と同じ強さである。
• イ　電荷の移動が止まったとき、金属の表面の電気力線は、金属の表面に平行である。
• ウ　ガラスでは誘電分極が起こり、ガラスの内部の電場は 0 になる。
• エ　ガラスは不導体なので、帯電した物体を近づけても引き寄せられることはない。
• オ　電荷の移動が止まったとき、金属のどの点も電位が等しい。

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。

真空中で、電荷が静止しているときにできる電場と電位について述べた文として誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　電場の向きは、電位の高い方から低い方へ向かう向きである。
• イ　一定の電位差ごとに引いた等電位面の間隔が狭いところほど、電場は弱い。
• ウ　等電位面と電気力線は、垂直に交わる。
• エ　強さ $E$ の一様な電場の中で、電場の向きに距離 $d$ だけ離れた 2 点間の電位差は $Ed$ である。

同じ材質で同じ大きさの 2 個の金属球 A, B が、それぞれ絶縁体の台にのせてある。はじめ、A は $+3Q$、B は $-Q$ の電気量をもっている（$Q>0$）。A と B を接触させ、十分に時間がたってから引き離した。A, B と外部との間で電荷のやりとりはないものとする。

このことについて述べた文としてあてはまるものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　引き離した後の A と B の電気量の和は $+2Q$ である。
• イ　引き離した後、A と B の電気量はどちらも $+Q$ である。
• ウ　接触している間に、B から A へ陽子が移動した。
• エ　接触している間に、B から A へ電子が移動した。
• オ　金属球どうしを接触させても電荷は移動しないので、引き離した後も A は $+3Q$、B は $-Q$ のままである。

真空中の点電荷にはたらく静電気力と、電場・電気力線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。ただし、各文で、書かれていること以外の条件は変えないものとする。

• ア　2 つの点電荷の間の距離を 2 倍にすると、その間にはたらく静電気力の大きさは $\frac{1}{4}$ 倍になる。
• イ　2 つの点電荷のうち一方の電気量の大きさだけを 2 倍にすると、その間にはたらく静電気力の大きさは 2 倍になる。
• ウ　電気力線は、電場が強いところほど、間隔が広くなるように描く。
• エ　電場の中に負の点電荷を置くと、その点電荷は電場と逆向きの力を受ける。
• オ　電気力線は、途中で交わったり枝分かれしたりしない。