図のように、誘電体の種類、比誘電率, 絶縁破壊電界, 厚さがそれぞれ異なる三つの平行板コンデンサ①～③がある。 （表のデータ： ① 厚さ4.0mm, 比誘電率2, 絶縁破壊電界10 kV/mm ② 厚さ1.0mm, 比誘電率4, 絶縁破壊電界20 kV/mm ③ 厚さ0.5mm, 比誘電率8, 絶縁破壊電界50 kV/mm ） 各平行板コンデンサへの印加電圧の大きさが同一のとき、極板間の電界の強さの大きい順として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、誘電体の種類、比誘電率, 絶縁破壊電界, 厚さがそれぞれ異なる三つの平行板コンデンサ①～③がある。 （表のデータ： ① 厚さ4.0mm, 比誘電率2, 絶縁破壊電界10 kV/mm ② 厚さ1.0mm, 比誘電率4, 絶縁破壊電界20 kV/mm ③ 厚さ0.5mm, 比誘電率8, 絶縁破壊電界50 kV/mm ） 各平行板コンデンサへの印加電圧をそれぞれ徐々に上昇し、極板間の電界の強さが絶縁破壊電界に達したときの印加電圧(絶縁破壊電圧)の大きさの大きい順として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1に示すエミッタ接地トランジスタ増幅回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、各定数は図および問題文中の通りとする。（\(V_{CC}=12\)V, \(R_2=1\)kΩ, 等） 図2はトランジスタの出力特性である。トランジスタの動作点を \(V_{CE}=\frac{1}{2}V_{CC}=6\) V に選ぶとき、動作点でのベース電流 \(I_B\) の値 [µA]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1に示すエミッタ接地トランジスタ増幅回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、各定数は図および問題文中の通りとする。（\(V_{CC}=12\)V, \(R_2=1\)kΩ, 等） 小問(a)の動作点において、図1の回路に交流信号電圧を入力すると、最大値10µAの交流信号電流と小問(a)の直流電流 \(I_B\) の和がベース (B)に流れた。このとき、図2の出力特性を使って求められる出力交流信号電圧 \(v_o(=v_{ce})\) の最大値[V]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、平行板コンデンサに関する記述である。 図のように、同じ寸法の直方体で誘電率の異なる二つの誘電体 (比誘電率 \(\varepsilon_{r1}\) の誘電体1と比誘電率 \(\varepsilon_{r2}\) の誘電体2) が平行板コンデンサに充填されている。極板間は一定の電圧 \(V\) [V] に保たれ、極板Aと極板Bにはそれぞれ \(+Q\) [C] と \(-Q\) [C] (\(Q>0\)) の電荷が蓄えられている。誘電体1と誘電体2は平面で接しており、その境界面は極板に対して垂直である。ただし、端効果は無視できるものとする。 この平行板コンデンサにおいて、極板A, Bに平行な誘電体1, 誘電体2の断面をそれぞれ面 \(S_{1}\), 面 \(S_{2}\) (面 \(S_{1}\) と面 \(S_{2}\) の断面積は等しい) とすると、面 \(S_{1}\) を貫く電気力線の総数 (任意の点の電気力線の密度は、その点での電界の大きさを表す) は、面 \(S_{2}\) を貫く電気力線の総数の (ア) 倍である。面 \(S_{1}\) を貫く電束の総数は面 \(S_{2}\) を貫く電束の総数の (イ) 倍であり、面 \(S_{1}\) と面 \(S_{2}\) を貫く電束の数の総和は (ウ) である。 上記の記述中の空白箇所 (ア) ～ (ウ) 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。

二つの導体小球がそれぞれ電荷を帯びており、真空中で十分な距離を隔てて保持されている。ここで、真空の空間を、比誘電率2の絶縁体の液体で満たしたとき、小球の間に作用する静電力に関する記述として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、強磁性体の応用に関する記述である。 磁界中に強磁性体を置くと、周囲の磁束は、磁束が (ア) 強磁性体の (イ) を通るようになる。このとき、強磁性体を中空にしておくと、中空の部分には外部の磁界の影響がほとんど及ばない。このように、強磁性体でまわりを囲んで、磁界の影響が及ばないようにすることを (ウ) という。 上記の記述中の空白箇所 (ア) ～ (ウ) 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、電磁誘導に関する記述である。 図のように、コイルと磁石を配置し、磁石の磁束がコイルを貫いている。 1. スイッチSを閉じた状態で磁石をコイルに近づけると、コイルには (ア) の向きに電流が流れる。 2. コイルの巻数が200であるとする。スイッチSを開いた状態でコイルの断面を貫く磁束を \(0.5\) s の間に \(10\) mWb だけ直線的に増加させると、磁束鎖交数は (イ) Wb だけ変化する。また、この \(0.5\) s の間にコイルに発生する誘導起電力の大きさは (ウ) Vとなる。ただし、コイル断面の位置によらずコイルの磁束は一定とする。 上記の記述中の空白箇所 (ア) ～ (ウ) 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、熱電対に関する記述である。 熱電対の二つの接合点に温度差を与えると、起電力が発生する。この現象を (ア) 効果といい、このとき発生する起電力を (イ) 起電力という。熱電対の接合点の温度の高いほうを (ウ) 接点、低いほうを (エ) 接点という。 上記の記述中の空白箇所 (ア) ～ (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。

直流の出力電流又は出力電圧が常に一定の値になるように制御された電源を直流安定化電源と呼ぶ。直流安定化電源の出力電流や出力電圧にはそれぞれ上限値があり、一定電流(定電流モード)又は一定電圧(定電圧モード)で制御されている際に負荷の変化によってどちらかの上限値を超えると、定電流モードと定電圧モードとの間で切り替わる。 図のように、直流安定化電源 (上限値: 100 A, 20 V), 三つの抵抗 (\(R_{1}=R_{2}=0.1 \Omega\), \(R_{3}=0.8 \Omega\)), 二つのスイッチ (\(SW_{1}\), \(SW_{2}\)) で構成されている回路がある。両スイッチを閉じ、回路を流れる電流 \(I=100\) A の定電流モードを維持している状態において、時刻 \(t=t_{1}\) [s] で \(SW_{1}\) を開き、時刻 \(t=t_{2}\) [s] で \(SW_{2}\) を開くとき, \(I\) [A] の波形として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、起電力 \(E\) [V], 内部抵抗 \(r\) [\(\Omega\)] の電池 \(n\) 個と可変抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] を直列に接続した回路がある。この回路において、可変抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] で消費される電力が最大になるようにその値 [\(\Omega\)] を調整した。このとき、回路に流れる電流 \(I\) の値 [A] を表す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1の回路において、図2のような波形の正弦波交流電圧 \(v\) [V] を抵抗 \(5 \Omega\) に加えたとき、回路を流れる電流の瞬時値 \(i\) [A] を表す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、電源の周波数を \(50\) Hz, 角周波数を \(\omega\) [rad/s], 時間を \(t\) [s] とする。 (図2: 正弦波形で、\(\omega t = \pi/4\) のとき \(v=0\) (立ち上がり), 最大値 \(100\sqrt{2}\))

実効値 \(V\) [V], 角周波数 \(\omega\) [rad/s] の交流電圧源、\(R\) [\(\Omega\)] の抵抗 \(R\), インダクタンス \(L\) [H] のコイル \(L\), 静電容量 \(C\) [F] のコンデンサ \(C\) からなる共振回路に関する記述として、正しいものと誤りのものの組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 (a) RLC直列回路の共振状態において、LとCの端子間電圧の大きさはともに0である。 (b) RLC並列回路の共振状態において、LとCに電流は流れない。 (c) RLC直列回路の共振状態において交流電圧源を流れる電流は、RLC並列回路の共振状態において交流電圧源を流れる電流と等しい。

開放電圧が \(V\) [V] で出力抵抗が十分に低い直流電圧源と、インダクタンスが \(L\) [H] のコイルが与えられ、抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] が図1のようにスイッチSを介して接続されている。時刻 \(t=0\) でスイッチSを閉じ、コイルの電流 \(i_L\) [A] の時間に対する変化を計測して、波形として表す。\(R=1 \Omega\) としたところ、波形が図2であったとする。\(R=2 \Omega\) であればどのような波形となるか、波形の変化を最も適切に表すものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、選択肢の図中の点線は図2と同じ波形を表し、実線は \(R=2 \Omega\) のときの波形を表している。 (図2: \(t=0\) から立ち上がり、\(t=1\) で約 \(2\) A、\(t\) が十分経つと \(3\) A に収束する曲線)

半導体に関する記述として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、\(x\) 方向の平等電界 \(E\) [V/m], \(y\) 方向の平等磁界 \(H\) [A/m] が存在する真空の空間において、電荷 \(-e\) [C], 質量 \(m\) [kg] をもつ電子が \(z\) 方向の初速度 \(v\) [m/s] で放出された。この電子が等速直線運動をするとき、\(v\) を表す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、真空の誘電率を \(\varepsilon_{0}\) [F/m], 真空の透磁率を \(\mu_{0}\) [H/m] とし、重力の影響を無視する。また、電子の質量は変化しないものとする。図中の \(\odot\) は紙面に垂直かつ手前の向きを表す。

図は、電界効果トランジスタ (FET) を用いたソース接地増幅回路の簡易小信号交流等価回路である。この回路の電圧増幅度 \(A_{v}=\left| \dfrac{v_{o}}{v_{i}} \right|\) を近似する式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、図中の S, G, D はそれぞれソース、ゲート、ドレインであり、\(v_{i}\) [V], \(v_{gs}\) [V], \(v_{o}\) [V] は各部の電圧, \(g_{m}\) [S] は FET の相互コンダクタンスである。また、抵抗 \(r_{d}\) [\(\Omega\)] は抵抗 \(R_{L}\) [\(\Omega\)] に比べて十分大きいものとする。

図のブリッジ回路を用いて、未知の抵抗の値 \(R_{x}\) [\(\Omega\)] を推定したい。可変抵抗 \(R_{3}\) を調整して、検流計に電流が流れない状態を探し、平衡条件を満足する \(R_{x}\) [\(\Omega\)] の値を求める。求めた値が真値と異なる原因が、 \(R_{k}\) \((k=1,2,3)\) の真値からの誤差 \(\Delta R_{k}\) のみである場合を考え、それらの誤差率 \(\varepsilon_{k}=\dfrac{\Delta R_{k}}{R_{k}}\) が次の値であったとき、\(R_{x}\) の誤差率として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 \(\varepsilon_{1}=0.01\), \(\varepsilon_{2}=-0.01\), \(\varepsilon_{3}=0.02\)

図のように、線間電圧 400 V の対称三相交流電源に抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] と誘導性リアクタンス \(X\) [\(\Omega\)] からなる平衡三相負荷が接続されている。平衡三相負荷の全消費電力は 6 kW であり、これに線電流 \(I=10\) A が流れている。電源と負荷との間には、変流比 20:5 の変流器が a 相及び c 相に挿入され、これらの二次側が交流電流計を通して並列に接続されている。この回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

図のように、線間電圧 400 V の対称三相交流電源に抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] と誘導性リアクタンス \(X\) [\(\Omega\)] からなる平衡三相負荷が接続されている。平衡三相負荷の全消費電力は 6 kW であり、これに線電流 \(I=10\) A が流れている。電源と負荷との間には、変流比 20:5 の変流器が a 相及び c 相に挿入され、これらの二次側が交流電流計を通して並列に接続されている。この回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。