第一種電気工事士 過去問
令和8年度(2026年) 上期
問1 (電気に関する基礎理論 問1)

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問題

第一種電気工事士試験 令和8年度(2026年) 上期 問1(電気に関する基礎理論 問1) (訂正依頼・報告はこちら)

図のように、空気中に距離r[m]離れて、2つの点電荷+Q[C]と−Q[C]があるとき、これらの点電荷間に働く力F[N]は。
問題文の画像
  • Q/r2に比例する
  • Q/rに比例する
  • Q2/r2に比例する
  • Q3/rに比例する

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この過去問の解説 (3件)

01

 クーロンの法則に関する出題となります。

 クーロンの法則とは、電荷の間に働く力(クーロン力と言います)は、それぞれの電荷の掛け算に比例し、距離の2乗に反比例するという、電磁気学では基本的な法則の一つとなります。

 クーロン力を導出する公式は、次の通りとなります。

 

  k(定数項)×Q1Q2(電荷を掛け算)÷rの2乗(距離の2乗に反比例)

 

 この定義に基づけば正答を絞り出す事は可能ですが、本問は少し引っ掛けに近い解答となっています。

 それでは各選択肢の解説をしていきます。

選択肢1. Q/r2に比例する

 この選択肢は、「それぞれの電荷の掛け算」ではありませんので、誤りです。

選択肢2. Q/rに比例する

 この選択肢は、「それぞれの電荷の掛け算」ではない事に加え、距離の2乗に反比例するという公式にも当てはまらなくなっているので、誤りです。

選択肢3. Q2/r2に比例する

 この選択肢は、クーロン力の公式に当てはまりますので、正答となります。

 ただし、クーロン力の公式は「それぞれの電荷を掛け算」(Q1×Q2)ですので、問題文中にある+Qと-Qの絶対値がそれぞれ等しいという前提が必要となります。これは、たまたま絶対量が同じ電荷同士だからQの2乗としても差し支えない、というだけであり、クーロン力の公式の理解としてQの2乗が正しい解釈という訳ではありません。

 逆に、「距離の2乗に反比例する」事はクーロン力の公式として正しい解釈となります。

 同じ2乗するという計算式でも、それぞれの意味するところの違いは理解する必要があります。

 冒頭で引っ掛けと説明した理由は、Qの2乗が正式な解釈ではなく、「+Qと-Qはそれぞれ等しい値とする」というような補足事項も無い為です。これは理論的理解よりも、日本語の読解量が試されている部分ともいえます。

選択肢4. Q3/rに比例する

 この選択肢は、「それぞれの電荷の掛け算」と「距離の2乗に反比例する」クーロン力の公式に当てはまりませんので、誤りです。

まとめ

 クーロンの法則は基本的な理論の一つですので、マスターする意義は大きいです。

 特に本問は正解の選択肢がクーロンの法則に完全に当てはまる書き方をしておりませんので、ある程度の応用も求められる設問と言えます。

参考になった数26

02

正しい選択肢は「Q²/r²に比例する」です。

 

2つの点電荷の間に働く力は、クーロンの法則によって求めます。力の大きさは、2つの電荷の大きさの積に比例し、電荷間の距離の2乗に反比例します。

この問題では、電荷が+Q[C]と−Q[C]なので、電荷の大きさの積はQ²となります。

したがって、力FはQ²/r²に比例します。

選択肢3. Q2/r2に比例する

クーロンの法則による点電荷間の力の大きさFは、

F=k×Q²/r²

と表せます。

ここで、kは空気中ではほぼ一定の値です。

したがって、力FはQ²に比例し、距離rの2乗に反比例します。

また、+Qと−Qは符号が反対の電荷なので、互いに引き合う力が働きます。

参考になった数2

03

クーロンの法則の公式を正しく理解しているのか問われる問題です。

①電荷の積と力の関係②距離と力の関係

この2点をしっかり理解できていれば正解できます。

 

この問題は「磁石」をイメージすると理解がしやすいです。

+Q[C]:磁石のN極 -Q[C]:磁石のS極

この様にQを磁石に置き換えるとQ間に働くF[N]は想像しやすくなります。

【①電荷の積と力の関係】

磁石のN極とS極は引き合い、N極同士など反発し合います。

それは磁力が大きいほどそれぞれの力の大きくなります。

→電荷(Q)の積(Q2)に比例します。

【②距離と力の関係】

磁石間の距離が離れるほど、引き合う力や反発しあう力は弱くなります。

磁石間の距離が1mmと10cmでは磁石間の力は差が出てきます。

→距離の2乗に反比例します

 

【クーロンの法則】

F[N]=14πε0Q1Q2r2=14πε0Q2r2

 

F[N]:働く力

ε0:真空の誘電率

Q[C]:電荷

r[m]:距離

 

選択肢1. Q/r2に比例する

電荷の積に比例するので、Qのみでは誤りです

選択肢2. Q/rに比例する

電荷の積に比例する、距離2乗に反比例するのでQ/rでは誤りです

選択肢3. Q2/r2に比例する

電荷の積に比例して、距離2乗に反比例しているので正答です

選択肢4. Q3/rに比例する

電荷の積に比例するので、Q3は誤りです。そして距離2乗に反比例していないです

まとめ

電荷の問題は日常生活で直接目にする機会が少ないですが、実際に多くのいたるところに法則が使われています。

電荷間に働く力は、電荷の積に比例して、距離2乗に反比例するこの関係を必ず理解しておいてください。

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