科目と出題形式を選んで演習を始めましょう。
図のように、\(R\) [Ω]の抵抗、インダクタンス \(L\) [H]のコイル、静電容量 \(C\) [F]のコンデンサと電圧 \(V\) [V]、角周波数 \(\omega\) [rad/s]の交流電源からなる二つの回路 AとBがある。両回路においてそれぞれ \(\omega^{2}LC=1\) が成り立つとき、各回路における図中の電圧ベクトルと電流ベクトルの位相の関係として、正しいものの組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、ベクトル図における進み方向は反時計回りとする。
図の回路のスイッチを閉じたあとの電圧 \(v(t)\) の波形を考える。破線から左側にテブナンの定理を適用することで、回路の時定数 \(\tau\) [s] と \(v(t)\) の最終値 [V]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。 ただし、初めスイッチは開いており、回路は定常状態にあったとする。 （回路定数：電源10V、直列抵抗3Ω、並列抵抗1Ω、並列コンデンサ1F）
次の文章は、可変容量ダイオード(バリキャップやバラクタダイオードともいう)に関する記述である。 可変容量ダイオードとは、図に示す原理図のように (ア) 電圧 \(V\) [V]を加えると静電容量が変化するダイオードである。p形半導体とn形半導体を接合すると、p形半導体のキャリヤ(図中の●印)とn形半導体のキャリヤ(図中の○印)が pn 接合面付近で拡散し、互いに結合すると消滅して (イ) と呼ばれるキャリヤがほとんど存在しない領域が生じる。可変容量ダイオードに (ア) 電圧を印加し、その大きさを大きくすると、(イ) の領域の幅 \(d\) が (ウ) なり、静電容量の値は (エ) なる。この特性を利用して可変容量ダイオードは (オ) などに用いられている。 上記の記述中の空白箇所 (ア)～(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。
次のような実験を真空の中で行った。 まず、箔検電器の上部アルミニウム電極に電荷 \(Q\) [C] を与えたところ、箔が開いた状態になった。次に、箔検電器の上部電極に赤外光、可視光,紫外光の順に光を照射したところ、紫外光を照射したときに箔が閉じた。ただし、赤外光,可視光、紫外光の強度はいずれも上部電極の温度をほとんど上昇させない程度であった。 この実験から分かることとして、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(実効値) 200Vの対称三相交流電源に、1台の単相電力計 \(W_1\), \(X=4\Omega\) の誘導性リアクタンス3個, \(R=9\Omega\) の抵抗3個を接続した回路がある。単相電力計 \(W_1\) の電流コイルはa相に接続し、電圧コイルはb-c相間に接続され、指示は正の値を示していた。この回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、対称三相交流電源の相順は、a, b, cとし、単相電力計 \(W_1\) の損失は無視できるものとする。 \(R=9\Omega\) の抵抗に流れる電流 \(I_{ab}\) 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。
図のように、線間電圧(実効値) 200Vの対称三相交流電源に、1台の単相電力計 \(W_1\), \(X=4\Omega\) の誘導性リアクタンス3個, \(R=9\Omega\) の抵抗3個を接続した回路がある。単相電力計 \(W_1\) の電流コイルはa相に接続し、電圧コイルはb-c相間に接続され、指示は正の値を示していた。この回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、対称三相交流電源の相順は、a, b, cとし、単相電力計 \(W_1\) の損失は無視できるものとする。 単相電力計 \(W_1\) の指示値 [kW] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
最大目盛150V, 内部抵抗18kΩの直流電圧計 \(V_1\) と最大目盛300V, 内部抵抗30kΩの直流電圧計 \(V_2\) の二つの直流電圧計がある。ただし、二つの直流電圧計は直動式指示電気計器を使用し、固有誤差はないものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 二つの直流電圧計を直列に接続して使用したとき、測定できる電圧の最大の値[V]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
最大目盛150V, 内部抵抗18kΩの直流電圧計 \(V_1\) と最大目盛300V, 内部抵抗30kΩの直流電圧計 \(V_2\) の二つの直流電圧計がある。ただし、二つの直流電圧計は直動式指示電気計器を使用し、固有誤差はないものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 次に、直流電圧 450Vの電圧を測定するために、二つの直流電圧計の指示を最大目盛にして測定したい。そのためには、直流電圧計 (ア) に、抵抗 (イ) kΩを (ウ) に接続し、これに直流電圧計 (エ) を直列に接続する。このように接続して測定することで、各直流電圧計の指示を最大目盛にして測定をすることができる。 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。
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 ※比誘電率は表中の並びから推測。問題文では「種類、比誘電率...が異なる」とある） 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 ※比誘電率は表中の並びから推測。問題文では「種類、比誘電率...が異なる」とある） 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)
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。
図のように、電源 \(E\) [V], 負荷抵抗 \(R\) [\(\Omega\)], 内部抵抗 \(R_{v}\) [k\(\Omega\)] の電圧計及び内部抵抗 \(R_{a}\) [\(\Omega\)] の電流計を接続した回路がある。この回路において、電圧計及び電流計の指示値がそれぞれ \(V_{1}\) [V], \(I_{1}\) [A] であるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、電圧計と電流計の指示値の積を負荷抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] の消費電力の測定値とする。
図のように、電源 \(E\) [V], 負荷抵抗 \(R\) [\(\Omega\)], 内部抵抗 \(R_{v}\) [k\(\Omega\)] の電圧計及び内部抵抗 \(R_{a}\) [\(\Omega\)] の電流計を接続した回路がある。この回路において、電圧計及び電流計の指示値がそれぞれ \(V_{1}\) [V], \(I_{1}\) [A] であるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、電圧計と電流計の指示値の積を負荷抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] の消費電力の測定値とする。
(選択問題) 図のように、極板間の厚さ \(d\) [m], 表面積 \(S\) [m\(^2\)] の平行板コンデンサAとBがある。コンデンサAの内部は、比誘電率と厚さが異なる3種類の誘電体で構成され、極板と各誘電体の水平方向の断面積は同一である。コンデンサBの内部は、比誘電率と水平方向の断面積が異なる3種類の誘電体で構成されている。コンデンサAの各誘電体内部の電界の強さをそれぞれ \(E_{A1}, E_{A2}, E_{A3}\), コンデンサBの各誘電体内部の電界の強さをそれぞれ \(E_{B1}, E_{B2}, E_{B3}\) とし、端効果, 初期電荷及び漏れ電流は無視できるものとする。また、真空の誘電率を \(\varepsilon_{0}\) [F/m] とする。両コンデンサの上側の極板に電圧 \(V\) [V] の直流電源を接続し、下側の極板を接地した。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 コンデンサA構成: 上から順に \(\varepsilon_{r}=2\) (厚さ \(d/6\)), \(\varepsilon_{r}=3\) (厚さ \(d/3\)), \(\varepsilon_{r}=6\) (厚さ \(d/2\))。 コンデンサB構成: 左から順に \(\varepsilon_{r}=2\) (面積 \(S/6\)), \(\varepsilon_{r}=3\) (面積 \(S/3\)), \(\varepsilon_{r}=6\) (面積 \(S/2\))。厚さは全て \(d\)。
(選択問題) 図のように、極板間の厚さ \(d\) [m], 表面積 \(S\) [m\(^2\)] の平行板コンデンサAとBがある。コンデンサAの内部は、比誘電率と厚さが異なる3種類の誘電体で構成され、極板と各誘電体の水平方向の断面積は同一である。コンデンサBの内部は、比誘電率と水平方向の断面積が異なる3種類の誘電体で構成されている。コンデンサAの各誘電体内部の電界の強さをそれぞれ \(E_{A1}, E_{A2}, E_{A3}\), コンデンサBの各誘電体内部の電界の強さをそれぞれ \(E_{B1}, E_{B2}, E_{B3}\) とし、端効果, 初期電荷及び漏れ電流は無視できるものとする。また、真空の誘電率を \(\varepsilon_{0}\) [F/m] とする。両コンデンサの上側の極板に電圧 \(V\) [V] の直流電源を接続し、下側の極板を接地した。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 コンデンサA構成: 上から順に \(\varepsilon_{r}=2\) (厚さ \(d/6\)), \(\varepsilon_{r}=3\) (厚さ \(d/3\)), \(\varepsilon_{r}=6\) (厚さ \(d/2\))。 コンデンサB構成: 左から順に \(\varepsilon_{r}=2\) (面積 \(S/6\)), \(\varepsilon_{r}=3\) (面積 \(S/3\)), \(\varepsilon_{r}=6\) (面積 \(S/2\))。厚さは全て \(d\)。
(選択問題) 発振回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図1は、ある発振回路のコンデンサを開放し、同時にコイルを短絡した、直流分を求めるための回路図である。図中の電圧 \(V_{C}\) [V] 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、図中の \(V_{BE}\) 並びにエミッタ接地トランジスタの直流電流増幅率 \(h_{FE}\) をそれぞれ \(V_{BE}=0.6\) V, \(h_{FE}=100\) とする。 (回路定数: \(V_{CC}=9\) V, ブリーダ抵抗上 \(6.8\) k\(\Omega\), 下 \(3.0\) k\(\Omega\), コレクタ抵抗 \(2.1\) k\(\Omega\), エミッタ抵抗 \(1.4\) k\(\Omega\))
(選択問題) 発振回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図2は、ある発振回路のトランジスタに接続されている、電極間のリアクタンスを示している。この回路が発振するとき、発振周波数 \(f_{0}\) [kHz] はどの程度の大きさになるか、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 (回路定数: \(L=5 \mu\)H, コンデンサ2つが直列で \(1 \mu\)F ずつ)
面積がともに \( S \mathrm{[m^2]} \) で円形の二枚の電極板（導体平板）を、互いの中心が一致するように間隔 \( d \mathrm{[m]} \) で平行に向かい合わせて置いた平行板コンデンサがある。電極板間は誘電率 \( \varepsilon \mathrm{[F/m]} \) の誘電体で一様に満たされ、電極板間の電位差は電圧 \( V \mathrm{[V]} \) の直流電源によって一定に保たれている。この平行板コンデンサ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。 ただし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。
図に示すように、誘電率 \( 8\varepsilon_{0} \) [F/m] の真空中に置かれた二つの静止導体球A及びBがある。電気量はそれぞれ \( Q_{A} \) [C] 及び \( Q_{B} \) [C] とし、図中にその周囲の電気力線が描かれている。 電気量 \( Q_{A}=16\varepsilon_{0} \) [C] であるとき、電気量 \( Q_{B} \) [C]の値として、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、図に示すように一辺の長さが \( 1 \mathrm{m} \) の正三角形の各頂点に \( 1 \mathrm{C} \) 又は \( -1 \mathrm{C} \) の点電荷がある。この場合、正の点電荷に働く力の大きさ \( F_1 \mathrm{[N]} \) と、負の点電荷に働く力の大きさ \( F_2 \mathrm{[N]} \) の比 \( F_2/F_1 \) 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。
図のように、平行板コンデンサの上下極板に挟まれた空間の中心に、電荷 \( Q \) [C]を帯びた導体球を保持し、上側極板の電位が \( E \) [V]、下側極板の電位が \( -E \) [V] となるように電圧源をつないだ。ただし、\( E>0 \) とする。同図に、二つの極板と導体球の間の電気力線の様子を示している。 このとき、電荷 \( Q \) [C]の符号と導体球の電位 \( U \) [V] について、正しい記述のものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
図のような環状鉄心に巻かれたコイルがある。図の環状コイルについて、 ・端子1-2間の自己インダクタンスを測定したところ、\( 40 \mathrm{mH} \) であった。 ・端子3-4間の自己インダクタンスを測定したところ、\( 10 \mathrm{mH} \) であった。 ・端子2と3を接続した状態で端子1-4間のインダクタンスを測定したところ、\( 86 \mathrm{mH} \) であった。 このとき、端子1-2間のコイルと端子3-4間のコイルとの間の結合係数 \( k \) 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。
無限に長い直線状導体に直流電流を流すと、導体の周りに磁界が生じる。この磁界中に小磁針を置くと、小磁針の (ア) は磁界の向きを指して静止する。 そこで、小磁針を磁界の向きに沿って少しずつ動かしていくと、導体を中心とした (イ) の線が得られる。この線に沿って磁界の向きに矢印をつけたものを (ウ) という。 また、磁界の強さを調べてみると、電流の大きさに比例し、導体からの (エ) に反比例している。 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。
図1のように、磁束密度 \( B=0.02 \mathrm{T} \) の一様な磁界の中に長さ \( 0.5 \mathrm{m} \) の直線状導体が磁界の方向と直角に置かれている。図2のようにこの導体が磁界と直角を維持しつつ磁界に対して \( 60^\circ \) の角度で、二重線の矢印の方向に \( 0.5 \mathrm{m/s} \) の速さで移動しているとき、導体に生じる誘導起電力の値 \(\mathrm{[mV]}\) 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、静止した座標系から見て、ローレンツ力による起電力が発生しているものとする。
図のように、無限に長い3本の直線状導体が真空中に10cmの間隔で正三角形の頂点の位置に置かれている。3本の導体にそれぞれ7Aの直流電流を同一方向に流したとき、各導体1m当たりに働く力の大きさ \( F_{0} \) の値 [N/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、無限に長い2本の直線状導体を \( r \) [m] 離して平行に置き、2本の導体にそれぞれ \( I \) [A]の直流電流を同一方向に流した場合、各導体1m当たりに働く力の大きさ \( F \) の値 [N/m]は、次式で与えられるものとする。 \[ F=\dfrac{2I^{2}}{r}\times10^{-7} \]
図1のように、二つの抵抗 \( R_1=1 \mathrm{\Omega} \)、\( R_2 \mathrm{[\Omega]} \) と電圧 \( V \mathrm{[V]} \) の直流電源からなる回路がある。この回路において、抵抗 \( R_2 \mathrm{[\Omega]} \) の両端の電圧値が \( 100 \mathrm{V} \)、流れる電流 \( I_2 \) の値が \( 5 \mathrm{A} \) であった。この回路に図2のように抵抗 \( R_3=5 \mathrm{\Omega} \) を接続したとき、抵抗 \( R_3 \mathrm{[\Omega]} \) に流れる電流 \( I_3 \) 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。
図のような直流回路において、抵抗 \( 3\Omega \) の端子間の電圧が1.8Vであった。このとき、電源電圧 \( E \) [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に示すように、静電容量 \( C_1 = 4 \mathrm{\mu F} \) と \( C_2 = 2 \mathrm{\mu F} \) の二つのコンデンサが直列に接続され、直流電圧 \( 6 \mathrm{V} \) で充電されている。次に電荷が蓄積されたこの二つのコンデンサを直流電源から切り離し、電荷を保持したまま同じ極性の端子同士を図2に示すように並列に接続する。並列に接続後のコンデンサの端子間電圧の大きさ \( V \mathrm{[V]} \) 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。
電圧 \( E \) [V]の直流電源と静電容量 \( C \) [F]の二つのコンデンサを接続した図1、図2のような二つの回路に関して、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 （図1は並列、図2は直列）
図のように、抵抗6個を接続した回路がある。この回路において、ab端子間の合成抵抗の値が \( 0.6 \mathrm{\Omega} \) であった。このとき、抵抗 \( R_x \) の値 \(\mathrm{[\Omega]}\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
20℃における抵抗値が \( R_{1} \) [\(\Omega\)]、抵抗温度係数が \( \alpha_{1} \) [\({}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}\)] の抵抗器Aと20℃における抵抗値が \( R_{2} \) [\(\Omega\)]、抵抗温度係数が \( \alpha_{2}=0 \) [\({}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}\)] の抵抗器Bが並列に接続されている。その20℃と21℃における並列抵抗値をそれぞれ \( r_{20} \) [\(\Omega\)]、\( r_{21} \) [\(\Omega\)] とし、\( \dfrac{r_{21}-r_{20}}{r_{20}} \) を変化率とする。この変化率として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。