電場と電位・コンデンサー（知識）の問題

毛皮でこすって負に帯電させた塩化ビニル棒を、軽い糸でつるした帯電していない発泡スチロールの小球（不導体）に、触れないように近づけた。発泡スチロールの中には自由電子がほとんどなく、電子が小球の中を移動することはない。しかし、小球の中の分子 1 つ 1 つの中で電荷の分布にわずかな偏りが生じる（誘電分極）。

その結果、小球の、棒に近い側の表面には（ a ）の電荷が現れ、小球は棒に（ b ）。

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、次の表のア〜オのうちから 1 つ選べ。

はじめに電荷を蓄えていない 2 つのコンデンサー A, B がある。A の電気容量は B の電気容量より小さい。A と B を並列に接続し、その両端を直流電源につないで、十分に時間がたつまで充電した。

「充電が終わったとき、蓄えている電気量が大きいのはコンデンサー（ a ）である。また、A と B を並列に接続したものの合成容量は、A と B の電気容量の（ b ）に等しい。」

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、次の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

真空中で、電気力線を、電場の強さが $E[\text{N/C}]$ の場所では電場に垂直な面 $1{\text{m}}^2$ あたり $E$ 本の割合で引くと約束する。クーロンの法則の比例定数を $k[\text{N}\cdot {\text{m}}^2/{\text{C}}^2]$ とする。

真空中に、電気量 $2Q[\text{C}](Q>0)$ の点電荷 A と、電気量 $Q[\text{C}]$ の点電荷 B を置いた。A だけを内部に囲み、B は外部にあるような閉曲面 S を考える。

「閉曲面 S を内側から外側へ貫く電気力線の本数から、外側から内側へ貫く電気力線の本数を引いたものは（ a ）本である。また、A を内部に、B を外部にしたまま閉曲面 S の形や大きさを変えると、この本数は（ b ）。」

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、次の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

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。

真空中の点電荷どうしにはたらく静電気力と、電場・電気力線について述べた次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。

「2 つの点電荷の間にはたらく静電気力の大きさは、それぞれの電気量の大きさの積に比例し、点電荷間の（ a ）。また、電場のようすを電気力線で表すと、電気力線が密に分布しているところほど、電場は（ b ）。」