一陸技｜無線工学B｜過去問
令和2年1月期 A－9
要点（wavelane の要約）: 導体へ入り込んだ電磁界が表面の何分の1まで弱まる深さを表皮厚さと呼ぶか、導電率が大きくなると厚さがどちらへ動くか、厚さと減衰定数がどちら向きに対応するかを組合せで答えさせる問題。
FB201 A－95点（1問1採点）
原文（公式問題文）
A－9 次の記述は、平面波が有限な導電率の導体中へ浸透する深さを表す表皮厚さ（深さ）について述べたものである。［ ］内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号から選べ。ただし、平面波はマイクロ波とし、e を自然対数の底とする。 (1) 表皮厚さは、導体表面の電磁界強度が［ A ］に減衰するときの導体表面からの距離をいう。 (2) 表皮厚さは、導体の導電率が大きくなるほど［ B ］なる。 (3) 表皮厚さが厚くなるほど、減衰定数は［ C ］なる。 A B C 1 1/(2e) 厚く 大きく 2 1/(2e) 厚く 小さく 3 1/(2e) 薄く 大きく 4 1/e 厚く 大きく 5 1/e 薄く 小さく
出典: 令和2年1月期 第一級陸上無線技術士「無線工学B」（FB201）A－9（本試験問題）。公益財団法人日本無線協会
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正答: 5
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wavelane の解説（公式の解説ではありません）
導体中で電磁界が表面の 1/e まで弱まる深さを表皮厚さと呼ぶ。導電率が高いほど薄く、表皮厚さは減衰定数の逆数なので、厚いほど減衰定数は小さい。
- 空欄 A: 1/e
- 導体中の電磁界は表面からの深さ z に対して e^{−αz} で弱まる。αz = 1 になる深さ、つまり表面の 1/e になる深さを表皮厚さと定める。
- 空欄 B: 薄く
- 表皮厚さは 1/√(πfμσ) なので、導電率 σ が大きいほど小さくなる。よく電気を通す導体ほど電流は表面に集まる。
- 空欄 C: 小さく
- 表皮厚さは減衰定数の逆数である。厚いということは、ゆっくり弱まるということなので、減衰定数は小さい。
この組合せになっているのは選択肢 5 である。
つまずきやすい点
- 1/(2e) のように振幅と電力を混同しない。表皮厚さは電磁界の振幅が 1/e になる深さで定義する。
- 周波数・透磁率・導電率はどれも分母にあるので、どれが増えても表皮厚さは減る。導電率だけ向きを逆にしない。
理由から確かめる
- 電磁界の続論とマイクロ波回路減衰定数・導電率・表皮厚さ(表皮深さ)
- 給電線と整合回路減衰定数・表皮厚さ(表皮深さ)
- アンテナ・電波測定の基礎導電率