電気計器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。

固有の名称をもつSI組立単位の記号と、これと同じ内容を表す他の表し方の組合せとして、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図の交流回路において、回路素子は、インダクタンス \(L\) のコイル又は静電容量 \(C\) のコンデンサである。この回路に正弦波交流電圧 \(v = 500\sin(1000t)\) [V] を加えたとき、回路に流れる電流は、\(i = -50\cos(1000t)\) [A] であった。このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 回路素子の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1のように、相電圧 \( 200 \mathrm{V} \)、周波数 \( 50 \mathrm{Hz} \) の対称三相交流電源に、抵抗とインダクタンスからなる三相平衡負荷を接続した交流回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図1の回路において、負荷電流 \( I \) 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。

図の交流回路において、回路素子は、インダクタンス \(L\) のコイル又は静電容量 \(C\) のコンデンサである。この回路に正弦波交流電圧 \(v = 500\sin(1000t)\) [V] を加えたとき、回路に流れる電流は、\(i = -50\cos(1000t)\) [A] であった。このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 この回路素子に蓄えられるエネルギーの最大値の値[J]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 インダクタンスの場合には \(\dfrac{1}{2}Li^2\)、静電容量の場合には \(\dfrac{1}{2}Cv^2\) のエネルギーが蓄えられるものとする。

図1のように、相電圧 \( 200 \mathrm{V} \)、周波数 \( 50 \mathrm{Hz} \) の対称三相交流電源に、抵抗とインダクタンスからなる三相平衡負荷を接続した交流回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図2のように、静電容量 \( C [\mathrm{F}] \) のコンデンサを \( \Delta \) 結線して、その端子 a', b' 及び c' をそれぞれ図1の端子 a, b 及び c に接続した。その結果、三相交流電源から見た負荷の力率は1になったという。静電容量 \( C \) の値 \( [\mathrm{F}] \) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

直流電流の測定範囲の拡大について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 直流電流計Iの最大目盛は100A、直流電流計IIの最大目盛は50A、直流電流計IIIの最大目盛は50Aである。この3台の直流電流計を並列に接続し、ある回路に接続したところ、直流電流計Iの指示値は90A、直流電流計IIの指示値は40A、直流電流計IIIの指示値は35Aであった。この接続において計測できる最大電流の値[A]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のブリッジ回路を用いて、未知抵抗 \( R_{x} \) を測定したい。抵抗 \( R_{1}=3 \mathrm{k}\Omega, R_{2}=2 \mathrm{k}\Omega \) とし、 \( R_{3}=6 \mathrm{k}\Omega \) の滑り抵抗器の接触子の接点Cをちょうど中央に調整したとき (\( R_{ac}=R_{bc}=3 \mathrm{k}\Omega \)) ブリッジが平衡したという。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、直流電圧源は6Vとし、電流計の内部抵抗は無視できるものとする。 未知抵抗 \( R_{x} \) の値 \( [\mathrm{k}\Omega] \) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

直流電流の測定範囲の拡大について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 次に、直流電流計I, 直流電流計II, 直流電流計IIIの3台を並列に接続した状態で、別の回路に接続した。この回路を流れる電流の値は150Aであった。このとき、各電流計が指示した値は、直流電流計I=(ア) A, 直流電流計II=(イ) A, 直流電流計III=(ウ) Aであった。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる最も近い数値の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のブリッジ回路を用いて、未知抵抗 \( R_{x} \) を測定したい。抵抗 \( R_{1}=3 \mathrm{k}\Omega, R_{2}=2 \mathrm{k}\Omega \) とし、 \( R_{3}=6 \mathrm{k}\Omega \) の滑り抵抗器の接触子の接点Cをちょうど中央に調整したとき (\( R_{ac}=R_{bc}=3 \mathrm{k}\Omega \)) ブリッジが平衡したという。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、直流電圧源は6Vとし、電流計の内部抵抗は無視できるものとする。 平衡時の電流計の指示値 \( [\mathrm{mA}] \) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

（選択問題）図1の端子a-d間の合成静電容量について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 端子b-c-d間は図2のように \(\Delta\) 結線で接続されている。これを図3のようにY結線に変換したとき、電気的に等価となるコンデンサ \(C\) の値 [\(\mu\)F] 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、十分大きい平らな金属板で覆われた床と平板電極とで作られる空気コンデンサが二つ並列接続されている。二つの電極は床と平行であり、それらの面積は左側が \( A_{1}=10^{-3}\mathrm{m}^{2} \)、右側が \( A_{2}=10^{-2}\mathrm{m}^{2} \) である。床と各電極の間隔は左側が \( d=10^{-3}\mathrm{m} \) で固定、右側が \( x [\mathrm{m}] \) で可変、直流電源電圧は \( V_{0}=1000 \mathrm{V} \) である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、空気の誘電率を \( \varepsilon=8.85\times10^{-12}\mathrm{F/m} \) とし、静電容量を考える際にコンデンサの端効果は無視できるものとする。 まず、右側の \( x [\mathrm{m}] \) を \( d [\mathrm{m}] \) と設定し、スイッチSを一旦閉じてから開いた。このとき、二枚の電極に蓄えられる合計電荷 \( Q \) の値 \( [\mathrm{C}] \) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

（選択問題）図1の端子a-d間の合成静電容量について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図3を用いて、図1の端子b-c-d間をY結線回路に変換したとき、図1の端子a-d間の合成静電容量 \(C\) の値 [\(\mu\)F] 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：ブリッジ状の回路。上辺a-b 9\(\mu\)F, b-d 3\(\mu\)F。下辺a-c 18\(\mu\)F, c-d 3\(\mu\)F。中央b-c 3\(\mu\)F） （図2：b, c, d間の\(\Delta\)結線。各辺3\(\mu\)F）

図のように、十分大きい平らな金属板で覆われた床と平板電極とで作られる空気コンデンサが二つ並列接続されている。二つの電極は床と平行であり、それらの面積は左側が \( A_{1}=10^{-3}\mathrm{m}^{2} \)、右側が \( A_{2}=10^{-2}\mathrm{m}^{2} \) である。床と各電極の間隔は左側が \( d=10^{-3}\mathrm{m} \) で固定、右側が \( x [\mathrm{m}] \) で可変、直流電源電圧は \( V_{0}=1000 \mathrm{V} \) である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、空気の誘電率を \( \varepsilon=8.85\times10^{-12}\mathrm{F/m} \) とし、静電容量を考える際にコンデンサの端効果は無視できるものとする。 上記(a)の操作の後、徐々に \( x \) を増していったところ、 \( x=3.0\times10^{-3} \) のときに左側の電極と床との間に火花放電が生じた。左側のコンデンサの空隙の絶縁破壊電圧 \( V \) の値 \( [\mathrm{V}] \) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

（選択問題）無線通信で行われるアナログ変調・復調に関する記述について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 無線通信で音声や画像などの情報を送る場合、送信側においては、情報を電気信号(信号波)に変換する。次に信号波より (ア) 周波数の搬送波に信号波を含ませて得られる信号を送信する。受信側では、搬送波と信号波の二つの成分を含むこの信号から (イ) の成分だけを取り出すことによって、音声や画像などの情報を得る。 搬送波に信号波を含ませる操作を変調という。(ウ) の搬送波を用いる基本的な変調方式として、振幅変調(AM), 周波数変調(FM), 位相変調(PM)がある。 搬送波を変調して得られる信号からもとの信号波を取り出す操作を復調又は (エ) 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。

演算増幅器（オペアンプ）について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 演算増幅器の特徴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。 1. アナログICの一種である。 2. 入力インピーダンスが小さくて出力インピーダンスが大きい。 3. 反転並びに非反転の二つの入力端子と一つの出力端子がある。 4. 入力端子間の電圧のみを増幅して出力する。 5. 増幅度が非常に大きい。

（選択問題）無線通信で行われるアナログ変調・復調に関する記述について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図1は、トランジスタの (ア) に信号波の電圧を加えて振幅変調を行う回路の原理図である。電圧 \(v_1, v_2, v_3\) の波形を同時に計測したところ図2のいずれかであった。このとき、電圧 \(v_1\) の波形は (イ), \(v_2\) の波形は (ウ), \(v_3\) の波形は (エ) である。図2のグラフより振幅変調の変調率を計算すると約 (オ) %となる。 ただし、図2のそれぞれの電圧波形間の位相関係は無視するものとする。 （図2：(a)正弦波、(b)振幅変調波（包絡線の最大値8V, 最小値4Vの矢印あり）、(c)振幅一定の高周波）

演算増幅器（オペアンプ）について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図1及び図2のような直流増幅回路がある。それぞれの出力電圧 \( V_{o1} \), \( V_{o2} \) の値 \( [\mathrm{V}] \) 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。 ただし、演算増幅器は理想的なものとし、 \( V_{i1}=0.6 \mathrm{V} \) 及び \( V_{i2}=0.45 \mathrm{V} \) は直流の入力電圧である。

電圧 \(V\) \([\text{V}]\) に充電された静電容量 \(C\) \([\text{F}]\) のコンデンサと全く充電されていない静電容量 \(2C\) \([\text{F}]\) のコンデンサとがある。これら二つのコンデンサを並列に接続したとき、これらのコンデンサに蓄えられる全静電エネルギー \([\text{J}]\) の値として、正しいものは次のうちどれか。

真空中に \(Q\) \([\text{C}]\) の電荷をもつ半径 \(r\) \([\text{m}]\) の球状導体がある。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すると、静電気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。ただし、無限遠点の電位を零電位とする。

図のように、環状鉄心に二つのコイルが巻かれている。コイル1の巻数は \(N\) であり、その自己インダクタンスは \(L\) \([\text{H}]\) である。コイル2の巻数は \(n\) であり、その自己インダクタンスは \(9L\) \([\text{H}]\) である。巻数 \(n\) の値を表す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、鉄心は均一で一定断面積をもち、コイル及び鉄心の漏れ磁束はなく、鉄心の磁気飽和もないものとする。

図1のように、無限に長い直線状導体Aに直流電流 \(I_{1}\) \([\text{A}]\) が流れているとき、この導体から \(a\) \([\text{m}]\) 離れた点Pでの磁界の大きさは \(H_{1}\) \([\text{A/m}]\) であった。一方、図2のように半径 \(a\) \([\text{m}]\) の一巻きの円形コイルBに直流電流 \(I_{2}\) \([\text{A}]\) が流れているとき、この円の中心点Oでの磁界の大きさは \(H_{2}\) \([\text{A/m}]\) であった。 \(H_{1}=H_{2}\) であるときの \(I_{1}\) と \(I_{2}\) の関係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。

図に示すRLC回路において、静電容量 \(C\) \([\text{F}]\) のコンデンサが電圧 \(V\) \([\text{V}]\) に充電されている。この状態でスイッチSを閉じて、それから時間が十分に経過してコンデンサの端子電圧が最終的に零となった。この間に抵抗 \(R\) \([\Omega]\) で消費された電気エネルギー \(W\) \([\text{J}]\) 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の直流回路において、端子a-c間に直流電圧100Vを加えたところ、端子b-c間の電圧は10Vであった。また、図2のように端子b-c間に \(15\Omega\) の抵抗を並列に追加したとき、端子b-c間の電圧は4Vであった。今、図3のように端子b-c間を短絡したとき、電流 \(I\) の値 \([\text{A}]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のような直流回路において、スイッチSを閉じているとき、\(2\Omega\) の抵抗を流れる電流は、スイッチSを開いたときの電流の3倍であった。\(R\) 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。

ある回路に、 \(i=4\sqrt{2}\sin 120\pi t\) \([\text{A}]\) の電流が流れている。この電流の瞬時値が、時刻 \(t=0\) \([\text{s}]\) 以降に初めて \(4\text{A}\) となるのは、時刻 \(t=t_{1}\) \([\text{s}]\) である。 \(t_{1}\) \([\text{s}]\) の値として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図の交流回路において、電源電圧を \(E=140\text{V}\) とする。この電源に抵抗 \(R_{0}\) \([\Omega]\) と誘導性リアクタンス \(X_{L}\) \([\Omega]\) とからなる力率0.8の誘導性負荷を接続したところ、電源から流れ出る電流の大きさは30Aであった。次に、スイッチSを閉じ、誘導性負荷と並列に抵抗 \(R\) \([\Omega]\) を接続すると、電源から流れ出る電流の大きさが82Aとなった。このとき、抵抗 \(R\) \([\Omega]\) 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。

図の回路のスイッチSを \(t=0\text{s}\) で閉じる。電流 \(i_{S}\) \([\text{A}]\) の波形として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、スイッチSを閉じる直前に、回路は定常状態にあったとする。

次の文章は、図1及び図2に示す原理図を用いてホール素子の動作原理について述べたものである。 図1に示すように、p形半導体に直流電流 \(I\) \([\text{A}]\) を流し、半導体の表面に対して垂直に下から上向きに磁束密度 \(B\) \([\text{T}]\) の平等磁界を半導体に加えると、半導体内の正孔は進路を曲げられ、電極①には（ア）電荷、電極②には（イ）電荷が分布し、半導体の内部に電界が生じる。また、図2のn形半導体の場合は、電界の向きはp形半導体の場合と（ウ）である。この電界により、電極①-②間にホール電圧 \(V_{H}\) \([\text{V}]\) が発生し、それは直流電流 \(I\) \([\text{A}]\) にほぼ（エ）する。 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。

真空中において、図のように電極板の間隔が \(6\text{mm}\)、電極板の面積が十分広い平行平板電極があり、電極K, P間には \(2000\text{V}\) の直流電圧が加えられている。このとき、電極K, P間の電界の強さは約（ア）\([\text{V/m}]\) である。電極Kをヒータで加熱すると表面から（イ）が放出される。ある1個の電子に着目してその初速度を零とすれば、電子が電極Pに達したときの運動エネルギー \(W\) は（ウ）\([\text{J}]\) となる。 ただし、電極K, P間の電界は一様とし、電気素量 \(e=1.6\times10^{-19}\text{C}\) とする。

図はあるエミッタ接地トランジスタの静特性を示す。この特性より、ベース電流 \(I_{B}=40\mu\text{A}\)、コレクタ・エミッタ間の電圧 \(V_{CE}=6\text{V}\) における電流増幅率 \(h_{fe}\) の値及び出力インピーダンス \(\dfrac{1}{h_{oe}}\) \([\Omega]\) の値の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

電気及び磁気に関する量とその単位記号（これと同じ内容を表す単位記号を含む。）の組み合わせとして、誤っているのは次のうちどれか。

図のように、相電圧 200V の対称三相交流電源に、複素インピーダンス \(\dot{Z}=5\sqrt{3}+j5\) \([\Omega]\) の負荷がY結線された平衡三相負荷を接続した回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 線電流 \(I_1\) の値 \([\text{A}]\) 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、相電圧 200V の対称三相交流電源に、複素インピーダンス \(\dot{Z}=5\sqrt{3}+j5\) \([\Omega]\) の負荷がY結線された平衡三相負荷を接続した回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 電流 \(\dot{I}_{ab}\) の値 \([\text{A}]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次に示す条件I～IIIを満たす永久磁石可動コイル形電流電圧計を製作したい。永久磁石可動コイル形電流電圧計内部の接続の一部が図に示すようであるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、コイルは内部抵抗 \(r=5\Omega\) であり、最大 \(4\text{mA}\) まで直流電流を流すことができるものとする。 条件I : 切り替えスイッチをAにしたときは、最大 \(1\text{A}\) の直流電流を測定できるものとする。 条件II: 切り替えスイッチをBにしたときは、最大 \(100\text{mA}\) の直流電流を測定できるものとする。 条件III: 切り替えスイッチをCにしたときは、最大 \(1.2\text{V}\) の直流電圧を測定できるものとする。 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。

次に示す条件I～IIIを満たす永久磁石可動コイル形電流電圧計を製作したい。永久磁石可動コイル形電流電圧計内部の接続の一部が図に示すようであるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、コイルは内部抵抗 \(r=5\Omega\) であり、最大 \(4\text{mA}\) まで直流電流を流すことができるものとする。 条件I : 切り替えスイッチをAにしたときは、最大 \(1\text{A}\) の直流電流を測定できるものとする。 条件II: 切り替えスイッチをBにしたときは、最大 \(100\text{mA}\) の直流電流を測定できるものとする。 条件III: 切り替えスイッチをCにしたときは、最大 \(1.2\text{V}\) の直流電圧を測定できるものとする。 抵抗 \(R_{3}\) 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。

大きさが等しい二つの導体球A、Bがある。両導体球に電荷が蓄えられている場合、両導体球の間に働く力は、導体球に蓄えられている電荷の積に比例し、導体球の中心間距離の2乗に反比例する。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 この場合の比例定数を求める目的で、導体球Aに \(+4\times10^{-8}\text{C}\)、導体球Bに \(+6\times10^{-8}\text{C}\) の電荷を与えて、導体球の中心間距離で \(0.3\text{m}\) 隔てて両導体球を置いたところ、両導体球間 \(2.4\times10^{-4}\text{N}\) の反発力が働いた。この結果から求められる比例定数 \([\text{N}\cdot\text{m}^{2}/\text{C}^{2}]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

大きさが等しい二つの導体球A、Bがある。両導体球に電荷が蓄えられている場合、両導体球の間に働く力は、導体球に蓄えられている電荷の積に比例し、導体球の中心間距離の2乗に反比例する。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 上記(a)の導体球A、Bを、電荷を保持したままで \(0.3\text{m}\) の中心間距離を隔てて固定した。ここで、導体球A、Bと大きさが等しく電荷を持たない導体球Cを用意し、導体球Cをまず導体球Aに接触させ、次に導体球Bに接触させた。この導体球Cを導体球Aと導体球Bの間の直線上に置くとき、導体球Cが受ける力が釣り合う位置を導体球Aとの中心間距離で表したとき、その距離の値 \([\text{m}]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

エミッタホロワ回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図1の回路で \(V_{CC}=9\text{V}\), \(R_{1}=3\text{k}\Omega\), \(R_{2}=6\text{k}\Omega\) とする。動作点におけるエミッタ電流を \(2\text{mA}\) としたい。抵抗 \(R_{E}\) の値 \([\text{k}\Omega]\) 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、動作点において、ベース電流は \(R_{2}\) を流れる直流電流より十分小さく無視できるものとし、ベースーエミッタ間電圧は \(0.7\text{V}\) とする。

エミッタホロワ回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図2は、エミッタホロワ回路の交流等価回路である。ここで、\(h_{ie}=2.5\text{k}\Omega\), \(h_{fe}=300\) であり、\(R_{E}\) は小問(a)で求めた値とする。入力インピーダンスの値 \([\text{k}\Omega]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。