令和2年度(2020年)：第三種電気主任技術者試験(理論)問12
次のような実験を真空の中で行った。
まず、箔検電器の上部アルミニウム電極に電荷Q[C]を与えたところ、箔が開いた状態になった。次に、箔検電器の上部電極に赤外光、可視光、紫外光の順に光を照射したところ、紫外光を照射したときに箔が閉じた。ただし、赤外光、可視光、紫外光の強度はいずれも上部電極の温度をほとんど上昇させない程度であった。
この実験から分かることとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
(1)電荷Qは正電荷であった可能性も負電荷であった可能性もある。
(2)紫外光が特定の強度よりも弱いとき箔はまったく閉じなくなる。
(3)赤外光を照射したとき上部電極に熱電子が吸収された。
(4)可視光を照射したとき上部電極の電気抵抗が大幅に低下した。
(5)紫外光を照射したとき上部電極から光電子が放出された。
動画解説
過去問の解説(2020年理論問12)
電験三種の問題で箔検電器が出題されるのは、想定外でしたね…
中学生の頃、理科の実験でやったような微かな記憶しかない方も多いと思うので、難問だったかもしれません。
先ずは、箔検電器の仕組みを復習しておきましょう。
箔検電器は、
- 帯電体(正)を電極に近づけると、電極に負電荷、箔に正電荷が集まり開く
- 帯電体(負)を電極に近づけると、電極に正電荷、箔に負電荷が集まり開く
- 箔検電器が負に帯電していると開く
- 箔検電器が正に帯電していると開く
といった仕組みになっています。
今回は、問題文を読んでも『帯電体を近づける』記述はないので、
箔検電器が正/負どちらかに帯電している状態
であると解釈できます。
さらに、問題文より、
ココがポイント
紫外光を照射したときに箔が閉じた
と記載されていますが、これを光電効果と言います。
光電効果とは、『物体に紫外線が当たると、内部の電子(負電荷)が飛び出す現象』です。
つまり、箔検電器は負に帯電していて、紫外線によって上部電極から光電子が放出された(5)が正解です。