令和4年度 公害防止管理者 ばいじん・粉じん特論 問5を解説｜帯電粒子の移動速度
令和4年度 ばいじん・粉じん特論 問5は、電界中を移動する帯電粒子の移動速度に関する問題です。クーロン力とガスの粘性抵抗が釣り合うとき、移動速度が大きくなる条件のうち誤っているものを選びます。
この問題のポイント
帯電した粒子には、電界からのクーロン力（引く力）とガスの粘性抵抗（止める力）が働き、両者が釣り合ったところで一定の移動速度になります。力の釣り合いから、移動速度wは w＝q・E・Cm ／（3π・μ・dp） の形で表されます。分子にある帯電量q・電界強度E・カニンガム補正係数Cmが大きいほど速く、分母にある粘度μ・粒子径dpが大きいほど遅くなります。引っかけの核心は粒子径dpだけが分母にあり、大きくなると速度は下がる点です。
※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。
正解：選択肢(2)（誤っている記述）
各選択肢の正誤
| 選択肢 | 正誤 | 解説 |
|---|---|---|
| (1) | ○（正しい） | 帯電量qは分子。大きくなるとクーロン力が増え、移動速度は上がります。 |
| (2) | ×（誤り） | 粒子径dpは分母です。大きくなると粘性抵抗が増え、移動速度はむしろ小さくなります。速度が大きくなる条件ではありません。 |
| (3) | ○（正しい） | 電界強度Eは分子。強くなるとクーロン力が増え、移動速度は上がります。 |
| (4) | ○（正しい） | カニンガム補正係数Cmは分子。大きくなるとすべりで抵抗が減り、移動速度は上がります。 |
| (5) | ○（正しい） | ガス粘度μは分母。小さくなると粘性抵抗が減り、移動速度は上がります。 |
選択肢(2)のポイント（ここが誤り）
移動速度は w＝q・E・Cm ／（3π・μ・dp）で、粒子径dpは分母にあります。ストークスの粘性抵抗が粒子径に比例して大きくなるため、粒子径が大きくなるとクーロン力と釣り合う速度は小さくなります。つまり「粒子径が大きくなる」は移動速度を大きくする条件ではなく、向きが逆の記述です。電気集じんで大きい粒子ほど動きにくい、と結びつけて覚えると間違えません。
覚え方
- 帯電粒子の移動速度 w＝q・E・Cm ／（3π・μ・dp）。分子は速く、分母は遅く。
- 分子＝q・E・Cm（大きいほど速い）／分母＝μ・dp（大きいほど遅い）。
- 粒子径dpは分母。大きい粒子ほど電気集じんでは遅い。
理解度チェック
Q.
粒子径が大きくなると帯電粒子の移動速度はどうなる？
小さくなります。粒子径dpは分母にあり、大きくなると粘性抵抗が増えて速度が下がります。
Q.
移動速度を上げる、分子側の3つの要素は？
帯電量q・電界強度E・カニンガム補正係数Cmです。これらが大きいほど移動速度は上がります。
この問題に関連する用語解説
出典
- 一般社団法人 産業環境管理協会「令和4年度 公害防止管理者等国家試験 ばいじん・粉じん特論 問題・正解」（公式PDF）
※ この記事の確認日：2026年7月