図のように直流電源と4個の抵抗からなる回路がある。この回路において \( 20 \, \Omega \) の抵抗に流れる電流 \( I \) の値 \( [\mathrm{A}] \) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

\( R_1 = 20 \, \Omega \)、\( R_2 = 30 \, \Omega \) の抵抗、インダクタンス \( L_1 = 20 \, \mathrm{mH} \)、\( L_2 = 40 \, \mathrm{mH} \) のコイル及び静電容量 \( C_1 = 400 \, \mu\mathrm{F} \)、\( C_2 = 600 \, \mu\mathrm{F} \) のコンデンサからなる図のような直並列回路がある。直流電圧 \( E = 100 \, \mathrm{V} \) を加えたとき、定常状態において \( L_1 \)、\( L_2 \)、\( C_1 \) 及び \( C_2 \) に蓄えられるエネルギーの総和の値 \( [\mathrm{J}] \) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、直流回路に関する記述である。 図の回路において、電流 \( I \) の値 \( [\mathrm{A}] \) は4Aよりも \( \fbox{ (ア) } \)。このとき、抵抗 \( R_1 \) の中で動く電子の流れる向きは図の \( \fbox{ (イ) } \) であり、電界の向きを併せて考えると、電気エネルギーが失われることになる。また、0.25sの間に電源が供給する電力量に対し、同じ時間に抵抗 \( R_1 \) が消費する電力量の比は \( \fbox{ (ウ) } \) である。抵抗は、消費した電力量だけの熱を発生することで温度が上昇するが、一方で、周囲との温度差に \( \fbox{ (エ) } \) する熱を放出する。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、交流電圧 \( E=100 \, \mathrm{V} \) の電源、誘導性リアクタンス \( X=4 \, \Omega \) のコイル、\( R_1 \, [\Omega] \)、\( R_2 \, [\Omega] \) の抵抗からなる回路がある。いま、回路を流れる電流の値が \( I=20 \, \mathrm{A} \) であり、また、抵抗 \( R_1 \) に流れる電流 \( I_1 \, [\mathrm{A}] \) と抵抗 \( R_2 \) に流れる電流 \( I_2 \, [\mathrm{A}] \) との比が、\( I_1 : I_2 = 1 : 3 \) であった。このとき、抵抗 \( R_1 \) の値 \( [\Omega] \) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

\( R=5 \, \Omega \) の抵抗に、ひずみ波交流電流 \( i = 6 \sin \omega t + 2 \sin 3\omega t \, [\mathrm{A}] \) が流れた。 このとき、抵抗 \( R=5 \, \Omega \) で消費される平均電力 \( P \) の値 \( [\mathrm{W}] \) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、\( \omega \) は角周波数 \( [\mathrm{rad/s}] \)、\( t \) は時刻 \( [\mathrm{s}] \) とする。

図のように、電圧 \( E \, [\mathrm{V}] \) の直流電源に、開いた状態のスイッチS、\( R_1 \, [\Omega] \) の抵抗、\( R_2 \, [\Omega] \) の抵抗及び電流が0Aのコイル（インダクタンス \( L \, [\mathrm{H}] \)）を接続した回路がある。次の文章は、この回路に関する記述である。 1. スイッチSを閉じた瞬間（時刻 \( t=0 \, \mathrm{s} \)）に \( R_1 \, [\Omega] \) の抵抗に流れる電流は、\( \fbox{ (ア) } \, [\mathrm{A}] \) となる。 2. スイッチSを閉じて回路が定常状態とみなせるとき、\( R_1 \, [\Omega] \) の抵抗に流れる電流は、\( \fbox{ (イ) } \, [\mathrm{A}] \) となる。 上記の記述中の空白箇所(ア)及び(イ)に当てはまる式の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

半導体のpn接合の性質によって生じる現象若しくは効果、又はそれを利用したものとして、全て正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、紫外線ランプの構造と動作に関する記述である。 紫外線ランプは、紫外線を透過させる石英ガラス管と、その両端に設けられた \( \fbox{ (ア) } \) からなり、ガラス管内には数百パスカルの \( \fbox{ (イ) } \) 及び微量の水銀が封入されている。両極間に高電圧を印加すると、\( \fbox{ (ウ) } \) から出た電子が電界で加速され、\( \fbox{ (イ) } \) 原子に衝突してイオン化する。ここで生じた正イオンは電界で加速され、\( \fbox{ (ウ) } \) に衝突して電子をたたき出す結果、放電が安定に持続する。管内を走行する電子が水銀原子に衝突すると、電子からエネルギーを得た水銀原子は励起され、特定の波長の紫外線の光子を放出して安定な状態に戻る。さらに \( \fbox{ (エ) } \) はガラス管の内側の面にある種の物質を塗り、紫外線を \( \fbox{ (オ) } \) に変換するようにしたものである。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1は、固定バイアス回路を用いたエミッタ接地トランジスタ増幅回路である。図2は、トランジスタの五つのベース電流 \( I_B \) に対するコレクタ-エミッタ間電圧 \( V_{CE} \) とコレクタ電流 \( I_C \) との静特性を示している。この \( V_{CE}-I_C \) 特性と直流負荷線との交点を動作点という。図1の回路の直流負荷線は図2のように与えられる。 動作点が \( V_{CE}=4.5 \, \mathrm{V} \) のとき、バイアス抵抗 \( R_B \) の値 \( [\mathrm{M}\Omega] \) として最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、ベース-エミッタ間電圧 \( V_{BE} \) は、直流電源電圧 \( V_{CC} \) に比べて十分小さく無視できるものとする。なお、\( R_L \) は負荷抵抗であり、\( C_1, C_2 \) は結合コンデンサである。

次の(1)～(5)は、計測の結果、得られた測定値を用いた計算である。これらのうち、有効数字と単位の取り扱い方がともに正しいものを一つ選べ。

図は未知のインピーダンス \( \dot{Z} \, [\Omega] \) を測定するための交流ブリッジである。電源の電圧を \( \dot{E} \, [\mathrm{V}] \)、角周波数を \( \omega \, [\mathrm{rad/s}] \) とする。ただし、静電容量 \( C_1 \, [\mathrm{F}] \)、抵抗 \( R_1 \, [\Omega], R_2 \, [\Omega], R_3 \, [\Omega] \) は零でないとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 交流検出器Dによる検出電圧が零となる平衡条件を \( \dot{Z}, R_1, R_2, R_3 \) 及び \( C_1 \) を用いて表すと、 \( \fbox{ (ア) } \cdot \dot{Z} = R_2 R_3 \) となる。 上式の空白に入る式として適切なものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図は未知のインピーダンス \( \dot{Z} \, [\Omega] \) を測定するための交流ブリッジである。電源の電圧を \( \dot{E} \, [\mathrm{V}] \)、角周波数を \( \omega \, [\mathrm{rad/s}] \) とする。ただし、静電容量 \( C_1 \, [\mathrm{F}] \)、抵抗 \( R_1 \, [\Omega], R_2 \, [\Omega], R_3 \, [\Omega] \) は零でないとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 \( \dot{Z} = R + jX \) としたとき、この交流ブリッジで測定できる \( R \, [\Omega] \) と \( X \, [\Omega] \) の満たす条件として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、線間電圧 \( V \, [\mathrm{V}] \)、周波数 \( f \, [\mathrm{Hz}] \) の対称三相交流電源に、\( R \, [\Omega] \) の抵抗とインダクタンス \( L \, [\mathrm{H}] \) のコイルからなる三相平衡負荷を接続した交流回路がある。この回路には、スイッチSを介して、負荷に静電容量 \( C \, [\mathrm{F}] \) の三相平衡コンデンサを接続することができる。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 スイッチSを開いた状態において、\( V=200 \, \mathrm{V}, f=50 \, \mathrm{Hz}, R=5 \, \Omega, L=5 \, \mathrm{mH} \) のとき、三相負荷全体の有効電力の値 \( [\mathrm{W}] \) と力率の値の組合せとして、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、線間電圧 \( V \, [\mathrm{V}] \)、周波数 \( f \, [\mathrm{Hz}] \) の対称三相交流電源に、\( R \, [\Omega] \) の抵抗とインダクタンス \( L \, [\mathrm{H}] \) のコイルからなる三相平衡負荷を接続した交流回路がある。この回路には、スイッチSを介して、負荷に静電容量 \( C \, [\mathrm{F}] \) の三相平衡コンデンサを接続することができる。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 スイッチSを閉じてコンデンサを接続したとき、電源からみた負荷側の力率が1になった。このとき、静電容量 \( C \) の値 \( [\mathrm{F}] \) を示す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、角周波数を \( \omega \, [\mathrm{rad/s}] \) とする。

巻数 \( N \) のコイルを巻いた鉄心1と、空隙（エアギャップ）を隔てて置かれた鉄心2からなる図1のような磁気回路がある。この二つの鉄心の比透磁率はそれぞれ \( \mu_{r1}=2000 \)、\( \mu_{r2}=1000 \) であり、それらの磁路の平均の長さはそれぞれ \( l_1=200 \, \mathrm{mm} \)、\( l_2=98 \, \mathrm{mm} \)、空隙長は \( \delta=1 \, \mathrm{mm} \) である。ただし、鉄心1及び鉄心2のいずれの断面も同じ形状とし、磁束は断面内で一様で、漏れ磁束や空隙における磁束の広がりはないものとする。このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 空隙における磁界の強さ \( H_0 \) に対する磁路に沿った磁界の強さ \( H \) の比 \( \dfrac{H}{H_0} \) を表すおおよその図として、最も近いものを図2の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、図1に示す \( x=0 \, \mathrm{mm} \) から時計回りに磁路を進む距離を \( x \, [\mathrm{mm}] \) とする。また、図2は片対数グラフであり、空隙長 \( \delta \, [\mathrm{mm}] \) は実際より大きく表示している。

巻数 \( N \) のコイルを巻いた鉄心1と、空隙（エアギャップ）を隔てて置かれた鉄心2からなる図1のような磁気回路がある。この二つの鉄心の比透磁率はそれぞれ \( \mu_{r1}=2000 \)、\( \mu_{r2}=1000 \) であり、それらの磁路の平均の長さはそれぞれ \( l_1=200 \, \mathrm{mm} \)、\( l_2=98 \, \mathrm{mm} \)、空隙長は \( \delta=1 \, \mathrm{mm} \) である。ただし、鉄心1及び鉄心2のいずれの断面も同じ形状とし、磁束は断面内で一様で、漏れ磁束や空隙における磁束の広がりはないものとする。このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 コイルに電流 \( I=1 \, \mathrm{A} \) を流すとき、空隙における磁界の強さ \( H_0 \) を \( 2 \times 10^4 \, \mathrm{A/m} \) 以上とするのに必要なコイルの最小巻数 \( N \) の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

演算増幅器を用いた回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図1の回路の電圧増幅度 \( \dfrac{v_o}{v_i} \) を3とするためには、\( \alpha \) をいくらにする必要があるか。\( \alpha \) の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

演算増幅器を用いた回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図2の回路は、図1の回路に、帰還回路として2個の \( 5 \, \mathrm{k\Omega} \) の抵抗と2個の \( 0.1 \, \mu\mathrm{F} \) のコンデンサを追加した発振回路である。発振の条件を用いて発振周波数の値 \( [\mathrm{kHz}] \) を求め、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、帯電した導体球に関する記述である。 真空中で導体球A及びBが軽い絶縁体の糸で固定点Oからつり下げられている。真空の誘電率を \(\epsilon_{0}\) [F/m]、重力加速度を \(g\) [m/s²] とする。A及びBは同じ大きさと質量 \(m\) [kg] をもつ。糸の長さは各導体球の中心点がO点から距離 \(l\) [m] となる長さである。 まず、導体球A及びBにそれぞれ電荷 \(Q\) [C] 及び \(3Q\) [C] を与えて帯電させたところ、静電力による (ア) が生じ、図のようにA及びBの中心点間が \(d\) [m] 離れた状態で釣り合った。ただし、導体球の直径は \(d\) に比べて十分に小さいとする。このとき、個々の導体球において、静電力 \(F=\) (イ) [N]、重力 \(mg\) [N]、糸の張力 \(T\) [N]、の三つの力が釣り合っている。三平方の定理より \(F^{2}+(mg)^{2}=T^{2}\) が成り立ち、張力の方向を考えると \(\dfrac{F}{T}\) は \(\dfrac{d}{2l}\) に等しい。これらより \(T\) を消去し整理すると、\(d\) が満たす式として、 \[ k\left(\dfrac{d}{2l}\right)^{3}=\sqrt{1-\left(\dfrac{d}{2l}\right)^{2}} \] が導かれる。ただし、係数 \(k=\) (ウ) である。 次に、AとBとを一旦接触させたところAB間で電荷が移動し、同電位となった。そしてAとBとが力の釣合いの位置に戻った。接触前に比べ、距離 \(d\) は (エ) した。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、平行板コンデンサの電界に関する記述である。 極板間距離 \(d_0\) [m] の平行板空気コンデンサの極板間電圧を一定とする。 極板と同形同面積の固体誘電体 (比誘電率 \(\epsilon_r > 1\)、厚さ \(d_{1}\) [m] < \(d_{0}\) [m]) を極板と平行に挿入すると、空気ギャップの電界の強さは、固体誘電体を挿入する前の値と比べて (ア) 。 また、極板と同形同面積の導体 (厚さ \(d_{2}\) [m] < \(d_{0}\) [m]) を極板と平行に挿入すると、空気ギャップの電界の強さは、導体を挿入する前の値と比べて (イ) 。 ただし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。 上記の記述中の空白箇所(ア)及び(イ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。