図のように、電圧 100 [V] に充電された静電容量 \( C=300 \) [µF] のコンデンサ、インダクタンス \( L=30 \) [mH] のコイル、開いた状態のスイッチSからなる回路がある。 時刻 \( t=0 \) [s] でスイッチSを閉じてコンデンサに充電された電荷を放電すると、回路には振動電流 \( i \) [A] (図の矢印の向きを正とする)が流れる。 このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、回路の抵抗は無視できるものとする。 振動電流 \( i \) [A] の波形を示す図として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、電圧 100 [V] に充電された静電容量 \( C=300 \) [µF] のコンデンサ、インダクタンス \( L=30 \) [mH] のコイル、開いた状態のスイッチSからなる回路がある。 時刻 \( t=0 \) [s] でスイッチSを閉じてコンデンサに充電された電荷を放電すると、回路には振動電流 \( i \) [A] (図の矢印の向きを正とする)が流れる。 このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、回路の抵抗は無視できるものとする。 振動電流の最大値 [A] 及び周期 [ms] 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。

電力計について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 次の文章は，電力計の原理に関する記述である。図1に示す電力計は，固定コイル $F_1$ ， $F_2$ に流れる負荷電流 $\dot{I}$ [A] による磁界の強さと，可動コイル $M$ に流れる電流 $\dot{I}_M$ [A] の積に比例したトルクが可動コイルに生じる。したがって，指針の触れ角 $\theta$ は （ア） に比例する。このような形の計器は，一般に （イ） 計器といわれ， （ウ） の測定に使用される。負荷 $\dot{Z}$ [$\Omega$] が誘導性の場合，電圧 $\dot{V}$ [V] のベクトルを基準に負荷電流 $\dot{I}$ [A] のベクトルを描くと，図2に示すベクトル①，②，③のうち （エ） のように表される。ただし， $\varphi$ [rad] は位相角である。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。

電力計について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 次の文章は，図1に示した単相電力計を $2$ 個使用し，三相電力を測定する $2$ 電力計法の理論に関する記述である。図3のように，誘導性負荷 $\dot{Z}$ を $3$ 個接続した平衡三相負荷回路に対称三相交流電源が接続されている。ここで，線間電圧を $\dot{V}_{ab}$ [V] ， $\dot{V}_{bc}$ [V] ， $\dot{V}_{ca}$ [V] ，負荷の相電圧を $\dot{V}_a$ [V] ， $\dot{V}_b$ [V] ， $\dot{V}_c$ [V] ，線電流を $\dot{I}_a$ [A] ， $\dot{I}_b$ [A] ， $\dot{I}_c$ [A] で示す。この回路で，図のように単相電力計 $W_1$ と $W_2$ を接続すれば，平衡三相負荷の電力が， $2$ 個の単相電力計の指示の和として求めることができる。単相電力計 $W_1$ の電圧コイルに加わる電圧 $\dot{V}_{ac}$ は，図4のベクトル図から $\dot{V}_{ac}=\dot{V}_a-\dot{V}_c$ となる。また，単相電力計 $W_2$ の電圧コイルに加わる電圧 $\dot{V}_{bc}$ は $\dot{V}_{bc}=$ （オ） となる。それぞれの電流コイルに流れる電流 $\dot{I}_a$ ， $\dot{I}_b$ と電圧の関係は図4のようになる。図4における $\phi$ [rad] は相電圧と線電流の位相角である。線間電圧の大きさを $V_{ab}=V_{bc}=V_{ca}=V$ [V] ，線電流の大きさを $I_a=I_b=I_c=I$ [A] とおくと，単相電力計 $W_1$ 及び $W_2$ の指示をそれぞれ $P_1$ [W] ， $P_2$ [W] とすれば，$$\begin{aligned} P_1 &= V_{ac}I_a\cos \left( \text{（カ）} \right) \ \text{[W]} \\ P_2 &= V_{bc}I_b\cos \left( \text{（キ）} \right) \ \text{[W]} \end{aligned}$$したがって， $P_1$ と $P_2$ の和 $P$ [W] は，$$P = P_1 + P_2 = VI \left( \text{（ク）} \right) \cos \phi = \sqrt{3}VI\cos \phi \ \text{[W]}$$となるので， $2$ 個の単相電力計の指示の和は三相電力に等しくなる。上記の記述中の空白箇所(オ)，(カ)，(キ)及び(ク)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のトランジスタによる小信号増幅回路について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし，各抵抗は， $R_A=100 \ \text{[k}\Omega\text{]}$ ， $R_B=600 \ \text{[k}\Omega\text{]}$ ， $R_C=5 \ \text{[k}\Omega\text{]}$ ， $R_D=1 \ \text{[k}\Omega\text{]}$ ， $R_o=200 \ \text{[k}\Omega\text{]}$ である。 $C_1$ ， $C_2$ は結合コンデンサで， $C_3$ はバイパスコンデンサである。また， $V_{CC}=12 \ \text{[V]}$ は直流電源電圧， $V_{be}=0.6 \ \text{[V]}$ はベース－エミッタ間の直流電圧とし， $v_i \ \text{[V]}$ は入力小信号電圧， $v_o \ \text{[V]}$ は出力小信号電圧とする。 小信号増幅回路の直流ベース電流 $I_b \ \text{[A]}$ が抵抗 $R_A$ ， $R_C$ の直流電流 $I_A \ \text{[A]}$ や $I_C \ \text{[A]}$ に比べて十分に小さいものとしたとき，コレクタ－エミッタ間の直流電圧 $V_{ce} \ \text{[V]}$ 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。

図1のトランジスタによる小信号増幅回路について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし，各抵抗は， $R_A=100 \ \text{[k}\Omega\text{]}$ ， $R_B=600 \ \text{[k}\Omega\text{]}$ ， $R_C=5 \ \text{[k}\Omega\text{]}$ ， $R_D=1 \ \text{[k}\Omega\text{]}$ ， $R_o=200 \ \text{[k}\Omega\text{]}$ である。 $C_1$ ， $C_2$ は結合コンデンサで， $C_3$ はバイパスコンデンサである。また， $V_{CC}=12 \ \text{[V]}$ は直流電源電圧， $V_{be}=0.6 \ \text{[V]}$ はベース－エミッタ間の直流電圧とし， $v_i \ \text{[V]}$ は入力小信号電圧， $v_o \ \text{[V]}$ は出力小信号電圧とする。 小信号増幅回路の交流等価回路は，結合コンデンサ及びバイパスコンデンサのインピーダンスを無視することができる周波数において，一般に，図2の簡易等価回路で表される。ここで， $i_b \ \text{[A]}$ はベースの信号電流， $i_c \ \text{[A]}$ はコレクタの信号電流で，この回路の電圧増幅度 $A_{v0}$ は下式となる。$$A_{v0} = \left| \frac{v_o}{v_i} \right| = \frac{h_{fe}}{h_{ie}} \cdot \frac{R_C R_o}{R_C + R_o} \dots ①$$また，コンデンサ $C_1$ のインピーダンスの影響を考慮するための等価回路を図3に示す。このとき，入力小信号電圧のある周波数において，図3を用いて得られた電圧増幅度が①式で示す電圧増幅度の $\frac{1}{\sqrt{2}}$ となった。この周波数 $\text{[Hz]}$ の大きさとして，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，エミッタ接地の小信号電流増幅率 $h_{fe}=120$ ，入力インピーダンス $h_{ie}=3\times 10^3 \ \text{[}\Omega\text{]}$ ，コンデンサ $C_1$ の静電容量 $C_1=10 \ \text{[}\mu\text{F]}$ とする。

図1及び図2のように、静電容量がそれぞれ4 [μF] と2 [μF] のコンデンサ \(C_{1}\) 及び \(C_{2}\)、スイッチ\(S_{1}\)及び \(S_{2}\) からなる回路がある。コンデンサ \(C_{1}\)と\(C_{2}\)には、それぞれ 2 [μC] と 4 [μC] の電荷が図のような極性で蓄えられている。この状態から両図ともスイッチ \(S_{1}\) 及び \(S_{2}\) を閉じたとき、図1のコンデンサ \(C_{1}\) の端子電圧を \(V_{1}\) [V], 図2のコンデンサ \(C_{1}\) の端子電圧を \(V_{2}\) [V]とすると、電圧比 \(\left|\dfrac{V_{1}}{V_{2}}\right|\) の値として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

極板 A-B間が誘電率 \(\varepsilon_{0}\) [F/m] の空気で満たされている平行平板コンデンサの空気ギャップ長を\(d\) [m]、静電容量を \(C_{0}\) [F] とし、極板間の直流電圧を\(V_{0}\) [V]とする。極板と同じ形状と面積を持ち、厚さが \(\dfrac{d}{4}\) [m],誘電率 \(\varepsilon_{1}\) [F/m] の固体誘電体 (\(\varepsilon_{1}>\varepsilon_{0}\)) を図に示す位置 P-Q間に極板と平行に挿入すると、コンデンサ内の電位分布は変化し、静電容量は \(C_{1}\) [F]に変化した。このとき、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、空気の誘電率を\(\varepsilon_{0}\), コンデンサの端効果は無視できるものとし、直流電圧 \(V_{0}\) [V] は一定とする。

次の文章は、コイルのインダクタンスに関する記述である。ここで、鉄心の磁気飽和は、無視するものとする。 均質で等断面の環状鉄心に被覆電線を巻いてコイルを作製した。このコイルの自己インダクタンスは、巻数の(ア)に比例し、磁路の(イ)に反比例する。 同じ鉄心にさらに被覆電線を巻いて別のコイルを作ると、これら二つのコイル間には相互インダクタンスが生じる。相互インダクタンスの大きさは、漏れ磁束が(ウ)なるほど小さくなる。それぞれのコイルの自己インダクタンスを\(L_{1}\) [H], \(L_{2}\) [H] とすると、相互インダクタンスの最大値は(エ) [H] である。 これら二つのコイルを(オ)とすると、合成インダクタンスの値は、それぞれの自己インダクタンスの合計値よりも大きくなる。 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。

真空中に、2本の無限長直線状導体が20 [cm] の間隔で平行に置かれている。一方の導体に10 [A] の直流電流を流しているとき、その導体には1 [m] 当たり \(1\times10^{-6}\) [N]の力が働いた。他方の導体に流れている直流電流I [A]の大きさとして、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、真空の透磁率は \(\mu_{0}=4\pi\times10^{-7}\) [H/m] である。

図1のように電圧がE [V] の直流電圧源で構成される回路を、図2のように電流がI [A] の直流電流源(内部抵抗が無限大で、負荷変動があっても定電流を流出する電源)で構成される等価回路に置き替えることを考える。この場合,電流I [A] の大きさは図1の端子a-bを短絡したとき、そこを流れる電流の大きさに等しい。また、図2のコンダクタンスG [S] の大きさは図1の直流電圧源を短絡し、端子a-bからみたコンダクタンスの大きさに等しい。 I [A] とG [S] の値を表す式の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、抵抗を直並列に接続した回路がある。この回路において、\(I_{1}=100\) [mA] のとき、 \(I_{4}\) [mA]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。

次の文章は、RLC 直列共振回路に関する記述である。 R[Ω]の抵抗、インダクタンス L [H] のコイル、静電容量 C [F] のコンデンサを直列に接続した回路がある。 この回路に交流電圧を加え、その周波数を変化させると、特定の周波数f [Hz] のときに誘導性リアクタンス \(\omega L = 2\pi f L\) [Ω] と容量性リアクタンス \(\dfrac{1}{\omega C} = \dfrac{1}{2\pi f C}\) [Ω] の大きさが等しくなり、その作用が互いに打ち消し合って回路のインピーダンスが(ア)なり、(イ)電流が流れるようになる。この現象を直列共振といい、このときの周波数\(f_{r}\) [Hz] をその回路の共振周波数という。 回路のリアクタンスは共振周波数\(f_{r}\) [Hz] より低い周波数では(ウ)となり、電圧より位相が(エ)電流が流れる。また、共振周波数\(f_{r}\) [Hz] より高い周波数では(オ)となり、電圧より位相が(カ)電流が流れる。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)、(オ)及び(カ)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、正弦波交流電圧 \(E=200\) [V] の電源がインダクタンスL [H] のコイルとR [Ω] の抵抗との直列回路に電力を供給している。回路を流れる電流が \(I=10\) [A], 回路の無効電力が \(Q=1200\) [var] のとき、抵抗R [Ω] の値として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、直流電圧E [V] の電源、R [Ω] の抵抗、インダクタンスL [H] のコイル、スイッチ\(S_{1}\) と \(S_{2}\)からなる回路がある。電源の内部インピーダンスは零とする。時刻 \(t=t_{1}\) [s] でスイッチ\(S_{1}\)を閉じ、その後、時定数 \(\dfrac{L}{R}\) [s]に比べて十分に時間が経過した時刻 \(t=t_{2}\) [s] でスイッチ \(S_{2}\) を閉じる。このとき、電源から流れ出る電流\(i\) [A] の波形を示す図として、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、\(R_{1}=20\) [Ω] と \(R_{2}=30\) [Ω] の抵抗、静電容量 \(C=\dfrac{1}{100\pi}\) [F] のコンデンサ、インダクタンス \(L=\dfrac{1}{4\pi}\) [H] のコイルからなる回路に周波数 \(f\) [Hz] で実効値 V [V] が一定の交流電圧を加えた。\(f=10\) [Hz] のときに \(R_{1}\) を流れる電流の大きさを \(I_{10Hz}\) [A], \(f=10\) [MHz] のときに \(R_{1}\) を流れる電流の大きさを \(I_{10MHz}\) [A] とする。このとき、電流比 \(\dfrac{I_{10Hz}}{I_{10MHz}}\) 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。

半導体集積回路(IC) に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、図に示す「磁界中における電子の運動」に関する記述である。 真空中において、磁束密度B [T] の一様な磁界が紙面と平行な平面の(ア)へ垂直に加わっている。ここで、平面上の点aに電荷\(-e\) [C]、質量\(m_0\) [kg] の電子をおき、図に示す向きに速さ\(v\) [m/s] の初速度を与えると、電子は初速度の向き及び磁界の向きのいずれに対しても垂直で図に示す向きの電磁力 \(F_A\) [N] を受ける。この力のために電子は加速度を受けるが速度の大きさは変わらないので、その方向のみが変化する。したがって、電子はこの平面上で時計回りに速さ\(v\) [m/s] の円運動をする。この円の半径を\(r\) [m] とすると、電子の運動は、磁界が電子に作用する電磁力の大きさ \(F_A = evB\) [N] と遠心力 \(F_{B}=\dfrac{m_{0}}{r}v^{2}\) [N] とが釣り合った円運動であるので、その半径は \(r =\) (イ) [m] と計算される。したがって、この円運動の周期は\(T =\) (ウ) [s], 角周波数は \(\omega =\) (エ) [rad/s] となる。 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。

図は、抵抗 \(R_{1}\) [Ω] とダイオードからなるクリッパ回路に負荷となる抵抗 \(R_{2}\) [Ω] (\(=2R_1\) [Ω]) を接続した回路である。入力直流電圧V [V] と\(R_1\) [Ω] に流れる電流I [A] の関係を示す図として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、順電流が流れているときのダイオードの電圧は、0 [V] とする。また、逆電圧が与えられているダイオードの電流は、0 [A] とする。

電気計測に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。