令和4年(2022年) 上期 電験三種 理論 問14
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問14は、電気計測に関する問題です。
解いてみましょう。
面積がともに$S$[$m^2$]で円形の二枚の電極板(導体平板)を,互いの中心が一致するように間隔$d$[$m $]で平行に向かい合わせて置いた平行板コンデンサがある。電極板間は誘電率$\epsilon$[$F/m $]の誘電体で一様に満たされ,電極板間の電位差は電圧$V$[$V$]の直流電源によって一定に保たれている。この平行板コンデンサ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。
ただし,コンデンサの端効果は無視できるものとする。
(1)誘電体内の等電位面は,電極板と誘電体の境界面に対して平行である。
(2)コンデンサに蓄えられる電荷量は,誘電率が大きいほど大きくなる。
(3)誘電体内の電界の大きさは,誘電率が大きいほど小さくなる。
(4)誘電体内の電束密度の大きさは,電極板の単位面積当たりの電荷量の大きさに等しい。
(5)静電エネルギーは誘電体内に蓄えられ,電極板の面積を大きくすると静電エネルギーは増大する。
(ア) | (イ) | (ウ) | |
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(1) | 偏位 | 零位 | ホイートストンブリッジ |
(2) | 間接 | 差動 | 誘導形電力量計 |
(3) | 間接 | 零位 | ホイートストンブリッジ |
(4) | 偏位 | 差動 | 誘導形電力量計 |
(5) | 偏位 | 零位 | 誘導形電力量計 |
解答 (1)
電気に関する物理量の測定に用いる方法には各種あるが,指示計器のように測定量を指針の振れの大きさに変えて,その指示から測定量を知る方法を[(ア)偏位]法という。これに比較して精密な測定を行う場合に用いられている[(イ)零位]法は,測定量と同種類で大きさを調整できる既知量を別に用意し,既知量を測定量に平衡させて,そのときの既知量の大きさから測定量を知る方法である。[(イ)零位]法を用いた測定器の例としては,[(ウ)ホイートストンブリッジ]がある。
電圧の大きさなどの測定量を別の値、例えば電圧計の指針に変化させて、その指し示す値(元の値からの変位を)を読み取る方法が偏位法
・体重計、指針形の電流・電圧計など
天秤のように、測定しようとする重さと既知の重さを比べ測定する方法が零位法となります。
天秤、ブリッジ回路など