導体の静電誘導

アルミニウムはくを丸めて作った軽い金属球を、絶縁体の糸でつるした。金属球ははじめ帯電していない。ここに、ティッシュペーパーでこすって負に帯電させた塩化ビニル管を、金属球に触れないように横から近づけたところ、金属球は塩化ビニル管のほうへ引き寄せられた。

金属球が引き寄せられた理由を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　金属球の中の陽子が塩化ビニル管に近い側へ移動し、近い側に正の電荷が集まって、塩化ビニル管との間に引力がはたらいたから。
• イ　金属球の中の自由電子が塩化ビニル管に近い側へ移動し、近い側に負の電荷が現れて、塩化ビニル管との間に引力がはたらいたから。
• ウ　金属球の中の自由電子が塩化ビニル管から遠い側へ移動し、近い側に正、遠い側に負の電荷が現れ、近い側の正の電荷にはたらく引力のほうが遠い側の負の電荷にはたらく斥力よりも大きいから。
• エ　塩化ビニル管から金属球へ電子が移り、金属球全体が正に帯電して、塩化ビニル管との間に引力がはたらいたから。
• オ　金属球の中の自由電子が塩化ビニル管から遠い側へ移動し、そのまま金属球の外へ出ていったため、金属球全体が正に帯電して、塩化ビニル管との間に引力がはたらいたから。

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。

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。

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。

絶縁体の台の上に置いた帯電していない金属球 A と、机の上に置いた帯電していない小さな紙片 B（不導体）がある。絹の布でこすって正に帯電させたガラス棒を、A と B にそれぞれ別々に、触れないように近づけた。このときのようすや、その後の操作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。ただし、ガラス棒の電荷は変化しないものとし、A と B は互いに十分離れていて、互いに影響しないものとする。

• ア　ガラス棒を A に近づけると、A の中の陽イオン（正の電荷）がガラス棒から遠い側へ移動し、遠い側が正に帯電する。
• イ　ガラス棒を B に近づけると、B の中の自由電子が B 全体にわたってガラス棒に近い側へ移動し、近い側が負に帯電する。
• ウ　ガラス棒を B に近づけると、B のガラス棒に近い側の表面にはガラス棒と同じ正の電荷が現れるので、B はガラス棒から遠ざかろうとする。
• エ　ガラス棒を A に近づけると、A のガラス棒に近い側に負の電荷、遠い側に正の電荷が現れ、A 全体としてはガラス棒に引き寄せられる力を受ける。
• オ　ガラス棒を A に近づけたまま A に指で触れ、指を離してからガラス棒を遠ざけると、A は正に帯電する。

同じ大きさの帯電していない金属球 A, B を、それぞれ絶縁体の台にのせ、たがいに接触させて置いた。次の操作 $(1)$〜$(3)$ をこの順に行った。

$(1)$　正に帯電したガラス棒を、A, B を結ぶ直線上で A の側から A に近づけ、A に触れないように止める。

$(2)$　ガラス棒をそのままにして、絶縁体の台を持って A と B を引き離し、十分遠ざける。

$(3)$　ガラス棒を遠ざける。

この実験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 1 つ選べ。ただし、A, B と周囲の空気や台との間で電荷の出入りはないものとする。

• ア　操作 $(3)$ のあと、A は正に、B は負に帯電している。
• イ　操作 $(1)$ でガラス棒から A に正の電荷が移るので、操作 $(3)$ のあとの A と B の電気量の和は正である。
• ウ　操作 $(3)$ でガラス棒を遠ざけると、A, B の電荷はもとに戻り、A, B はどちらも帯電していない状態になる。
• エ　操作 $(3)$ のあと、A と B の電気量の和は 0 であり、A の電気量の大きさと B の電気量の大きさは等しい。
• オ　操作 $(3)$ のあと、A と B を再び接触させると、A と B はどちらも正に帯電する。