図のように、真空中に点P、点A、点Bが直線上に配置されている。点Pは \(Q\)[C]の点電荷を置いた点とし、A-B間に生じる電位差の絶対値を \(|V_{AB}|\) [V]とする。次の(a)〜(d)の四つの実験を個別に行ったとき、 \(|V_{AB}|\) [V]の値が最小となるものと最大となるものの実験の組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。 [実験内容] (a) P-A間の距離を2m, A-B間の距離を1mとした。 (b) P-A間の距離を1m, A-B間の距離を2mとした。 (c) P-A間の距離を0.5m, A-B間の距離を1mとした。 (d) P-A間の距離を1m, A-B間の距離を0.5mとした。

図のように、極板間距離 \(d\) [mm]と比誘電率 \(\varepsilon_r\) が異なる平行板コンデンサが接続されている。極板の形状と大きさは全て同一であり、コンデンサの端効果、初期電荷及び漏れ電流は無視できるものとする。印加電圧を10kV とするとき、図中の二つのコンデンサ内部の電界の強さ \(E_{A}\) 及び \(E_{B}\) の値 [kV/mm] 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。

図は積層した電磁鋼板の鉄心の磁化特性(ヒステリシスループ)を示す。図中の \(B\) [T] 及び \(H\) [A/m] はそれぞれ磁束密度及び磁界の強さを表す。この鉄心にコイルを巻きリアクトルを製作し、商用交流電源に接続した。実効値が \(V\)[V]の電源電圧を印加すると図中に矢印で示す軌跡が確認された。コイル電流が最大のときの点は (ア) である。次に、電源電圧実効値が一定に保たれたまま、周波数がやや低下したとき、ヒステリシスループの面積は (イ)。一方、周波数が一定で、電源電圧実効値が低下したとき、ヒステリシスループの面積は (ウ)。最後に、コイル電流実効値が一定で、周波数がやや低下したとき、ヒステリシスループの面積は (エ)。 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、磁路の長さ \(l=0.2\) m、断面積 \(S=1\times10^{-4}\) m\(^2\) の環状鉄心に巻数 \(N=8\,000\) の銅線を巻いたコイルがある。このコイルに直流電流 \(I=0.1\) A を流し、鉄心中の磁束密度は \(B=1.28\) T であった。このときの鉄心の透磁率の値 [H/m] 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、コイルによって作られる磁束は、鉄心中を一様に通り、鉄心の外部に漏れないものとする。

図のように、七つの抵抗及び電圧 \(E=100\) Vの直流電源からなる回路がある。この回路において、A-D間、B-C間の各電位差を測定した。このとき、A-D間の電位差の大きさ [V] 及び B-C 間の電位差の大きさ [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。

図に示す直流回路は、100Vの直流電圧源に直流電流計を介して10Ωの抵抗が接続され、50Ωの抵抗と抵抗\(R\) [\(\Omega\)] が接続されている。電流計は5Aを示している。抵抗\(R\) [\(\Omega\)] で消費される電力の値 [W]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。なお、電流計の内部抵抗は無視できるものとする。

図のように、三つの抵抗 \(R_{1}\) [\(\Omega\)], \(R_{2}\) [\(\Omega\)], \(R_{3}\) [\(\Omega\)] とインダクタンス \(L\) [H]のコイルと静電容量 \(C\) [F]のコンデンサが接続されている回路に \(V\) [V]の直流電源が接続されている。定常状態において直流電源を流れる電流の大きさを表す式として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

図の回路において、正弦波交流電源と直流電源を流れる電流 \(I\) の実効値[A]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、 \(E_{a}\) は交流電圧の実効値 [V], \(E_{d}\) は直流電圧の大きさ [V], \(X_{c}\) は正弦波交流電源に対するコンデンサの容量性リアクタンスの値 [\(\Omega\)], \(R\) は抵抗値 [\(\Omega\)] とする。 \(R=10\Omega\), \(X_{c}=10\Omega\), \(E_{a}=100\) V, \(E_{d}=100\) V

図は、実効値が1Vで角周波数 \(\omega\) [krad/s] が変化する正弦波交流電源を含む回路である。いま、 \(\omega\) の値が \(\omega_{1}=5\) krad/s, \(\omega_{2}=10\) krad/s, \(\omega_{3}=30\) krad/s と3通りの場合を考え、 \(\omega=\omega_{k}\) \((k=1,2,3)\) のときの電流 \(i\) [A]の実効値を \(I_{k}\) と表すとき、\(I_{1}, I_{2}, I_{3}\) の大小関係として、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1kVに充電された静電容量 100µF のコンデンサ、抵抗 1k\(\Omega\)、スイッチからなる回路がある。スイッチを閉じた直後に過渡的に流れる電流の時定数 \(\tau\) の値 [s]と、スイッチを閉じてから十分に時間が経過するまでに抵抗で消費されるエネルギー \(W\) の値 [J]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。

次の文章は、太陽電池に関する記述である。 太陽光のエネルギーを電気エネルギーに直接変換するものとして、半導体を用いた太陽電池がある。p形半導体とn形半導体によるpn接合を用いているため、構造としては (ア) と同じである。太陽電池に太陽光を照射すると、半導体の中で負の電気をもつ電子と正の電気をもつ (イ) が対になって生成され、電子はn形半導体の側に、 (イ) はp形半導体の側に、それぞれ引き寄せられる。その結果、p形半導体に付けられた電極がプラス極, n形半導体に付けられた電極がマイナス極となるように起電力が生じる。両電極間に負荷抵抗を接続すると太陽電池から取り出された電力が負荷抵抗で消費される。その結果、負荷抵抗を接続する前に比べて太陽電池の温度は (ウ)。 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)及び(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。

図のように、極板間の距離 \(d\) [m]の平行板導体が真空中に置かれ、極板間に強さ \(E\) [V/m]の一様な電界が生じている。質量 \(m\) [kg]、電荷量 \(q (>0)\) [C]の点電荷が正極から放出されてから、極板間の中心 \(\frac{d}{2}\) [m]に達するまでの時間 \(t\) [s]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、点電荷の速度は光速より十分小さく、初速度は0m/s とする。また、重力の影響は無視できるものとし、平行板導体は十分大きいものとする。

図のように電圧増幅度 \(A (>0)\) の増幅回路と帰還率 \(\beta (0<\beta \le 1)\) の帰還回路からなる負帰還増幅回路がある。この負帰還増幅回路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、帰還率は周波数によらず一定であるものとする。

直動式指示電気計器の種類、JISで示される記号及び使用回路の組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。 なお選択肢は「種類」/「記号」/「使用回路」の順である。

図のように、平らで十分大きい導体でできた床から高さ \(h\) [m]の位置に正の電気量 \(Q\) [C]をもつ点電荷がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、点電荷から床に下ろした垂線の足を点O、床より上側の空間は真空とし、床の導体は接地されている。真空の誘電率を \(\varepsilon_{0}\) [F/m] とする。 床より上側の電界は、点電荷のつくる電界と、床の表面に静電誘導によって現れた面電荷のつくる電界との和になる。床より上側の電気力線の様子として、適切なものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

図のように、平らで十分大きい導体でできた床から高さ \(h\) [m]の位置に正の電気量 \(Q\) [C]をもつ点電荷がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、点電荷から床に下ろした垂線の足を点O、床より上側の空間は真空とし、床の導体は接地されている。真空の誘電率を \(\varepsilon_{0}\) [F/m] とする。 点電荷は床表面に現れた面電荷から鉛直方向の静電吸引力 \(F\) [N] を受ける。その力は床のない状態で点Oに対して点電荷と対称な位置に固定した電気量 \(-Q\) [C]の点電荷から受ける静電力に等しい。\(F\) [N]に逆らって、点電荷を高さ \(h\) [m] から \(z\) [m] (ただし \(h < z\)) まで鉛直方向に引き上げるのに必要な仕事 \(W\) [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。

図のように線間電圧 200V、周波数50Hzの対称三相交流電源にRLC負荷が接続されている。\(R=10 \Omega\)、電源角周波数を \(\omega\) [rad/s] として、 \(\omega L=10 \Omega\)、\(\dfrac{1}{\omega C}=20 \Omega\) である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

図のように線間電圧 200V、周波数50Hzの対称三相交流電源にRLC負荷が接続されている。\(R=10 \Omega\)、電源角周波数を \(\omega\) [rad/s] として、 \(\omega L=10 \Omega\)、\(\dfrac{1}{\omega C}=20 \Omega\) である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

NAND ICを用いたパルス回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、高電位を「1」、低電位を「0」と表すことにする。 pチャネル及びnチャネル MOSFETを用いて構成された図1の回路と真理値表が同一となるものを、図2のNAND 回路の接続(イ)、(ロ)、(ハ)から選び、全て列挙したものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

NAND ICを用いたパルス回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、高電位を「1」、低電位を「0」と表すことにする。 図3の三つの回路はいずれもマルチバイブレータの一種であり、これらの回路図において NAND ICの電源及び接地端子は省略している。同図(ニ)、(ホ)、(ヘ)の入力の数がそれぞれ0,1,2であることに注意して、これら三つの回路と次の二つの性質を正しく対応づけた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。 性質I: 出力端子からパルスが連続的に発生し、ディジタル回路の中で発振器として用いることができる。 性質II: 「0」や「1」を記憶する機能をもち、フリップフロップの構成にも用いられる。