要点
正解は(4)。分圧と合成抵抗を段階的に使い、回路条件の違いから抵抗比を絞り込む問題です。変わる量と変わらない量を切り分けて考えると判断しやすいです。復習では、何が保存され、何が変わるかを先に言えるか確認すると類題でも崩れにくいです。
詳細解説
テブナンの定理を用いて考えます。端子b-cから回路(電源側)を見た等価回路を考えます。
1. **開放電圧 \(V_0\)**: 図1より、端子b-cを開放したときの電圧は **20 V** です。これがテブナン等価電源電圧となります。
2. **等価抵抗 \(R_{th}\)**: 図2より、負荷抵抗 \(150\) \(\Omega\) を接続したときの端子電圧が \(15\) V となりました。
分圧の式より、
\(15 = V_0 \times \dfrac{150}{R_{th} + 150} = 20 \times \dfrac{150}{R_{th} + 150}\)
\(15(R_{th} + 150) = 3000\)
\(15R_{th} + 2250 = 3000\)
\(15R_{th} = 750 \Rightarrow R_{th} = 50\) [\(\Omega\)]
3. **短絡電流 \(I\)**: 図3のように端子b-cを短絡した場合、流れる電流はテブナン等価回路において出力端子を短絡した電流と同じです。
\(I = \dfrac{V_0}{R_{th}} = \dfrac{20}{50} = 0.40\) [A]