図のように、周波数 \( f \mathrm{[Hz]} \) の正弦波交流電圧 \( E \mathrm{[V]} \) の電源に、\( R \mathrm{[\Omega]} \) の抵抗、インダクタンス \( L \mathrm{[H]} \) のコイルとスイッチSを接続した回路がある。スイッチSが開いているときに回路が消費する電力 \(\mathrm{[W]}\) は、スイッチSが閉じているときに回路が消費する電力 \(\mathrm{[W]}\) の \( \dfrac{1}{2} \) になった。このとき、\( L \mathrm{[H]} \) 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。

次の文章は、交流における波形率、波高率に関する記述である。 波形率とは、実効値の (ア) に対する比(波形率=実効値/(ア))をいう。波形率の値は波形によって異なり、正弦波と比較して、三角波のようにとがっていれば、波形率の値は (イ) なり、方形波のように平らであれば、波形率の値は (ウ) なる。 波高率とは、(エ) の実効値に対する比(波高率=(エ)/実効値)をいう。波高率の値は波形によって異なり、正弦波と比較して、三角波のようにとがっていれば、波高率の値は (オ) なり、方形波のように平らであれば、波高率の値は (カ) なる。 上記の記述中の空白箇所 (ア)～(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。 （選択肢は (ア)、(イ)・(オ)の傾向、(ウ)・(カ)の傾向、(エ) の組み合わせで構成されている）

図のように、\( 5 \mathrm{\Omega} \) の抵抗、\( 200 \mathrm{mH} \) のインダクタンスをもつコイル、\( 20 \mathrm{\mu F} \) の静電容量をもつコンデンサを直列に接続した回路に周波数 \( f \mathrm{[Hz]} \) の正弦波交流電圧 \( E \mathrm{[V]} \) を加えた。周波数を回路に流れる電流が最大となるように変化させたとき、コイルの両端の電圧の大きさは抵抗の両端の電圧の大きさの何倍か。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RC交流回路がある。この回路に正弦波交流電圧 \( E \) [V]を加えたとき、容量性リアクタンス \( 6\Omega \) のコンデンサの端子間電圧の大きさは12Vであった。このとき、\( E \) [V] と図の破線で囲んだ回路で消費される電力 \( P \) [W]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。

図の回路において、スイッチSが開いているとき、静電容量 \( C_1 = 4 \mathrm{mF} \) のコンデンサには電荷 \( Q_1 = 0.3 \mathrm{C} \) が蓄積されており、静電容量 \( C_2 = 2 \mathrm{mF} \) のコンデンサの電荷は \( Q_2 = 0 \mathrm{C} \) である。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過渡現象が終了した。この間に抵抗 \( R \mathrm{[\Omega]} \) で消費された電気エネルギー \(\mathrm{[J]}\) 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。

図の回路のスイッチSをt=0sで閉じる。電流 \( i_{S} \) [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、電界効果トランジスタ (FET) に関する記述である。 図は、nチャネル接合形 FETの断面を示した模式図である。ドレーン (D) 電極に電圧 \( V_{DS} \) を加え、ソース (S) 電極を接地すると、nチャネルの （ア） キャリヤが移動してドレーン電流 \( I_D \) が流れる。ゲート (G) 電極に逆方向電圧 \( V_{GS} \) を加えると、pn接合付近に空乏層が形成されてnチャネルの幅が （イ） し、ドレーン電流 \( I_D \) が （ウ） する。このことからFETは （エ） 制御形の素子である。 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。

次の文章は、それぞれのダイオードについて述べたものである。 a. 可変容量ダイオードは、通信機器の同調回路などに用いられる。このダイオードは、pn接合に (ア) 電圧を加えて使用するものである。 b. pn接合に (イ) 電圧を加え、その値を大きくしていくと、降伏現象が起きる。この降伏電圧付近では、流れる電流が変化しても接合両端の電圧はほぼ一定に保たれる。定電圧ダイオードは、この性質を利用して所定の定電圧を得るようにつくられたダイオードである。 c. レーザダイオードは光通信や光情報機器の光源として利用され、pn接合に (ウ) 電圧を加えて使用するものである。 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。

真空中において、電子の運動エネルギーが \( 400 \mathrm{eV} \) のときの速さが \( 1.19 \times 10^7 \mathrm{m/s} \) であった。電子の運動エネルギーが \( 100 \mathrm{eV} \) のときの速さ \(\mathrm{[m/s]}\) 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。 ただし、電子の相対性理論効果は無視するものとする。

図のように、z軸の正の向きに磁束密度 \( B=1.0\times10^{-3} \) Tの平等磁界が存在する真空の空間において、電気量 \( e=-4.0\times10^{-6} \) [C] の荷電粒子がyz平面上をy軸から60°の角度で①又は②の向きに速さ \( v \) [m/s] で発射された。この瞬間、荷電粒子に働くローレンツ力 \( F \) の大きさは \( 1.0\times10^{-8} \) [N]、その向きはx軸の正の向きであった。荷電粒子の速さに最も近い値 [m/s] とその向きの組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、図1の回路の動作について述べたものである。 図1は、演算増幅器（オペアンプ）を用いたシュミットトリガ回路である。この演算増幅器には \( +5 \mathrm{V} \) の単電源が供給されており、\( 0 \mathrm{V} \) から \( 5 \mathrm{V} \) までの範囲の電圧を出力できるものとする。 ・出力電圧 \( v_{out} \) は \( 0 \sim 5 \mathrm{V} \) の間にあるため、演算増幅器の非反転入力の電圧 \( v^+ \mathrm{[V]} \) は（ア）の間にある。 ・入力電圧 \( v_{in} \) を \( 0 \mathrm{V} \) から徐々に増加させると、\( v_{in} \) が（イ）Vを上回った瞬間、\( v_{out} \) は \( 5 \mathrm{V} \) から \( 0 \mathrm{V} \) に変化する。 ・入力電圧 \( v_{in} \) を \( 5 \mathrm{V} \) から徐々に減少させると、\( v_{in} \) が（ウ）Vを下回った瞬間、\( v_{out} \) は \( 0 \mathrm{V} \) から \( 5 \mathrm{V} \) に変化する。 ・入力に対する出力の変化を描くと、図2のような（エ）を示す特性となる。 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は、正弦波を出力しているある発振回路の構造を示している。この発振回路の帰還回路の出力端子と増幅回路の入力端子との接続を切り離し、図2のように適当な周波数の正弦波 \( V_{i} \) を増幅回路に入力すると、次の二つの条件が同時に満たされている。 1. 増幅回路の入力電圧 \( V_{i} \) と帰還回路の出力電圧 \( V_{f} \) が (ア) である。 2. 増幅回路の増幅度 \( \left|\dfrac{V_{o}}{V_{i}}\right| \triangleq A \)、帰還回路の帰還率 \( \left|\dfrac{V_{f}}{V_{o}}\right| \triangleq \beta \) と表すとき、 (イ) である。 図1で示される発振回路は、条件1より (ウ) 回路である。 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。

次の文章は、電気計測に関する記述である。 電気に関する物理量の測定に用いる方法には各種あるが、指示計器のように測定量を指針の振れの大きさに変えて、その指示から測定量を知る方法を（ア）法という。これに比較して精密な測定を行う場合に用いられている（イ）法は、測定量と同種類で大きさを調整できる既知量を別に用意し、既知量を測定量に平衡させて、そのときの既知量の大きさから測定量を知る方法である。 （イ）法を用いた測定器の例としては、（ウ）がある。 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。

データ変換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。

図のように、線間電圧 \( 200 \mathrm{V} \) の対称三相交流電源に、三相負荷として誘導性リアクタンス \( X=9 \mathrm{\Omega} \) の3個のコイルと \( R \mathrm{[\Omega]} \)、\( 20 \mathrm{\Omega} \)、\( 20 \mathrm{\Omega} \)、\( 60 \mathrm{\Omega} \) の4個の抵抗を接続した回路がある。端子a, b, cから流入する線電流の大きさは等しいものとする。この回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 線電流の大きさが \( 7.7 \mathrm{A} \)、三相負荷の無効電力が \( 1.6 \mathrm{kvar} \) であるとき、三相負荷の力率の値として、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、抵抗 \( 6\Omega \) と誘導性リアクタンス \( 8\Omega \) をY結線し、抵抗 \( r \) [\(\Omega\)] をΔ結線した平衡三相負荷に、200V の対称三相交流電源を接続した回路がある。抵抗 \( 6\Omega \) と誘導性リアクタンス \( 8\Omega \) に流れる電流の大きさを \( I_{1} \) [A]、抵抗 \( r \) [\(\Omega\)] に流れる電流の大きさを \( I_{2} \) [A] とする。電流 \( I_{1} \) [A] と \( I_{2} \) [A] の大きさが等しいとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 抵抗 \( r \) 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。

図のように、線間電圧 \( 200 \mathrm{V} \) の対称三相交流電源に、三相負荷として誘導性リアクタンス \( X=9 \mathrm{\Omega} \) の3個のコイルと \( R \mathrm{[\Omega]} \)、\( 20 \mathrm{\Omega} \)、\( 20 \mathrm{\Omega} \)、\( 60 \mathrm{\Omega} \) の4個の抵抗を接続した回路がある。端子a, b, cから流入する線電流の大きさは等しいものとする。この回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 a相に接続された \( R \) 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。

図のように、抵抗 \( 6\Omega \) と誘導性リアクタンス \( 8\Omega \) をY結線し、抵抗 \( r \) [\(\Omega\)] をΔ結線した平衡三相負荷に、200V の対称三相交流電源を接続した回路がある。抵抗 \( 6\Omega \) と誘導性リアクタンス \( 8\Omega \) に流れる電流の大きさを \( I_{1} \) [A]、抵抗 \( r \) [\(\Omega\)] に流れる電流の大きさを \( I_{2} \) [A] とする。電流 \( I_{1} \) [A] と \( I_{2} \) [A] の大きさが等しいとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図中の回路が消費する電力の値 [kW] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図は、抵抗 \( R_{ab} \mathrm{[k\Omega]} \) のすべり抵抗器、抵抗 \( R_d \mathrm{[k\Omega]} \)、抵抗 \( R_e \mathrm{[k\Omega]} \) と直流電圧 \( E_s = 12 \mathrm{V} \) の電源を用いて、端子H, G間に接続した未知の直流電圧 \( E_x \mathrm{[V]} \) を測るための回路である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、端子Gを電位の基準(0V)とする。 抵抗 \( R_d=5 \mathrm{k\Omega} \)、抵抗 \( R_e=5 \mathrm{k\Omega} \) として、直流電圧3Vの電源の正極を端子Hに、負極を端子Gに接続した。すべり抵抗器の接触子Cの位置を調整して検流計の電流を零にしたところ、すべり抵抗器の端子Bと接触子C間の抵抗 \( R_{bc}=18 \mathrm{k\Omega} \) となった。すべり抵抗器の抵抗 \( R_{ab} \mathrm{[k\Omega]} \) 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。

最大目盛 50A、内部抵抗 \( 0.8\times10^{-3} \) [\(\Omega\)] の直流電流計 \( A_{1} \) と最大目盛 100A、内部抵抗 \( 0.32\times10^{-3} \) [\(\Omega\)] の直流電流計 \( A_{2} \) の二つの直流電流計がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、二つの直流電流計は直読式指示電気計器であるとし、固有誤差はないものとする。 二つの直流電流計を並列に接続して使用したとき、測定できる電流の最大の値[A]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図は、抵抗 \( R_{ab} \mathrm{[k\Omega]} \) のすべり抵抗器、抵抗 \( R_d \mathrm{[k\Omega]} \)、抵抗 \( R_e \mathrm{[k\Omega]} \) と直流電圧 \( E_s = 12 \mathrm{V} \) の電源を用いて、端子H, G間に接続した未知の直流電圧 \( E_x \mathrm{[V]} \) を測るための回路である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、端子Gを電位の基準(0V)とする。 次に、直流電圧3Vの電源を取り外し、未知の直流電圧 \( E_x \mathrm{[V]} \) の電源を端子H, G間に接続した。ただし、端子Gから見た端子Hの電圧を \( E_x \mathrm{[V]} \) とする。抵抗 \( R_d=2 \mathrm{k\Omega} \)、抵抗 \( R_e=22 \mathrm{k\Omega} \) としてすべり抵抗器の接触子Cの位置を調整し、すべり抵抗器の端子Bと接触子C間の抵抗 \( R_{bc}=12 \mathrm{k\Omega} \) としたときに、検流計の電流が零となった。このときの \( E_x \mathrm{[V]} \) 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。

最大目盛 50A、内部抵抗 \( 0.8\times10^{-3} \) [\(\Omega\)] の直流電流計 \( A_{1} \) と最大目盛 100A、内部抵抗 \( 0.32\times10^{-3} \) [\(\Omega\)] の直流電流計 \( A_{2} \) の二つの直流電流計がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、二つの直流電流計は直読式指示電気計器であるとし、固有誤差はないものとする。 小問(a)での接続を基にして、直流電流150Aの電流を測定するために、二つの直流電流計の指示を最大目盛にして測定したい。そのためには、直流電流計 \( A_{2} \) に抵抗 \( R \) [\(\Omega\)]を直列に接続することで、各直流電流計の指示を最大目盛にして測定することができる。抵抗 \( R \) 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。

図のように直列に接続された二つの平行平板コンデンサに \( 120 \mathrm{V} \) の電圧が加わっている。コンデンサ \( C_1 \) の金属板間は真空であり、コンデンサ \( C_2 \) の金属板間には比誘電率 \( \varepsilon_r \) の誘電体が挿入されている。コンデンサ \( C_1 \)、\( C_2 \) の金属板間の距離は等しく、\( C_1 \) の金属板の面積は \( C_2 \) の2倍である。このとき、コンデンサ \( C_1 \) の両端の電圧が \( 80 \mathrm{V} \) であった。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。 コンデンサ \( C_2 \) の誘電体の比誘電率の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

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、導体球間の距離の2乗に反比例する。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、両導体球の大きさは0.3mに比べて極めて小さいものとする。 この場合の比例定数を求める目的で、導体球Aに \( +2\times10^{-8} \) [C]、導体球Bに \( +3\times10^{-8} \) [C] の電荷を与えて、導体球の中心間距離で0.3m隔てて両導体球を置いたところ、両導体球間に \( 6\times10^{-5} \) [N] の反発力が働いた。この結果から求められる比例定数 [\( \mathrm{N\cdot m^2/C^2} \)] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように直列に接続された二つの平行平板コンデンサに \( 120 \mathrm{V} \) の電圧が加わっている。コンデンサ \( C_1 \) の金属板間は真空であり、コンデンサ \( C_2 \) の金属板間には比誘電率 \( \varepsilon_r \) の誘電体が挿入されている。コンデンサ \( C_1 \)、\( C_2 \) の金属板間の距離は等しく、\( C_1 \) の金属板の面積は \( C_2 \) の2倍である。このとき、コンデンサ \( C_1 \) の両端の電圧が \( 80 \mathrm{V} \) であった。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。 \( C_1 \) の静電容量が \( 30 \mathrm{\mu F} \) のとき、\( C_1 \) と \( C_2 \) の合成容量の値 \(\mathrm{[\mu F]}\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

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、導体球間の距離の2乗に反比例する。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、両導体球の大きさは0.3mに比べて極めて小さいものとする。 小問(a)の導体球A, Bを、電荷を保持したままで0.3mの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を図のように導体球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[m]で表したとき、その距離に最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1、図2及び図3は、トランジスタ増幅器のバイアス回路を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、\( V_{CC} \) は電源電圧、\( V_B \) はベース電圧、\( I_B \) はベース電流、\( I_C \) はコレクタ電流、\( I_E \) はエミッタ電流、\( R, R_B, R_C \) 及び \( R_E \) は抵抗を示す。 次の①式、②式及び③式は、図1、図2及び図3のいずれかの回路のベース・エミッタ間の電圧 \( V_{BE} \) を示す。 ① \( V_{BE} = V_B - I_E \cdot R_E \) ② \( V_{BE} = V_{CC} - I_B \cdot R \) ③ \( V_{BE} = V_{CC} - I_B \cdot R - I_E \cdot R_C \) 上記の式と図の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1の回路は、電流帰還バイアス回路に結合容量を介して、微小な振幅の交流電圧を加えている。この入力電圧の振幅が \( A_{i}=100 \mathrm{mV} \)、角周波数が \( \omega=10000 \mathrm{rad/s} \) で、時刻 \( t \) [s] に対して \( v_{i}(t)=A_{i}\sin \omega t \) と表されるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 次の文章は、電圧 \( v_{B}(t) \) に関する記述である。 トランジスタのベース端子に流れ込む電流 \( i_{B}(t) \) が十分に小さいとき、ベース端子を切り離しても2kΩの抵抗の電圧は変化しない。そこで、図2の回路で考え、さらに重ね合わせの理を用いることで、電圧 \( v_{B}(t) \) を求める。まず、\( v_{i}(t)=0 \mathrm{V} \) とすることで、直流電圧 \( V_{B} = (\text{ア}) \) Vが求められる。次に、直流電圧源の値を0Vとし、コンデンサのインピーダンスが2kΩより十分に小さいと考えると、交流電圧 \( v_{B}(t) \) の振幅 \( A_{B} \approx (\text{イ}) \) mVと初期位相 \( \theta_{B} \approx (\text{ウ}) \) rad が求められる。 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、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1、図2及び図3は、トランジスタ増幅器のバイアス回路を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、\( V_{CC} \) は電源電圧、\( V_B \) はベース電圧、\( I_B \) はベース電流、\( I_C \) はコレクタ電流、\( I_E \) はエミッタ電流、\( R, R_B, R_C \) 及び \( R_E \) は抵抗を示す。 次の文章a, b及びcは、それぞれのバイアス回路における周囲温度の変化と電流 \( I_C \) の関係について述べたものである。 a 温度上昇により \( h_{FE} \) が増加すると \( I_C \) が増加し、バイアス安定度が悪いバイアス回路の図は（ア）である。 b \( h_{FE} \) の変化により \( I_C \) が増加しようとすると、\( V_B \) はほぼ一定であるから \( V_{BE} \) が減少するので、\( I_C \) や \( I_E \) の増加を妨げるように働く。\( I_C \) の変化の割合が比較的低く、バイアス安定度が良いものの、電力損失が大きいバイアス回路の図は（イ）である。 c \( h_{FE} \) の変化により \( I_C \) が増加しようとすると、\( R_C \) の電圧降下も増加することでコレクタ・エミッタ間の電圧 \( V_{CE} \) が低下する。これにより \( R \) の電圧が減少し \( I_B \) が減少するので、\( I_C \) の増加が抑えられるバイアス回路の図は（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。

図1の回路は、電流帰還バイアス回路に結合容量を介して、微小な振幅の交流電圧を加えている。この入力電圧の振幅が \( A_{i}=100 \mathrm{mV} \)、角周波数が \( \omega=10000 \mathrm{rad/s} \) で、時刻 \( t \) [s] に対して \( v_{i}(t)=A_{i}\sin \omega t \) と表されるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 図1の回路の電圧 \( v_{C}(t) \) を求め、適当な定数 \( V_{C}, A_{C}, \theta_{C} \) を用いて \( v_{C}(t)=V_{C}+A_{C}\sin(\omega t+\theta_{C}) \) と表すとき、\( V_{C}, A_{C}, \theta_{C} \) に最も近い値の組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、ベース・エミッタ間電圧は常に0.7Vであると近似して考えてよい。

電極板面積と電極板間隔が共に \(S[\mathrm{m}^{2}]\) と \(d[\mathrm{m}]\) で、一方は比誘電率が \(\varepsilon_{r1}\) の誘電体からなる平行平板コンデンサ \(C_{1}\) と、他方は比誘電率が \(\varepsilon_{r2}\) の誘電体からなる平行平板コンデンサ \(C_{2}\) がある。今、これらを図のように並列に接続し、端子 A, B間に直流電圧 \(V_{0}\) [\mathrm{V}]を加えた。このとき、コンデンサ \(C_{1}\) の電極板間の電界の強さを \(E_{1}[\mathrm{V/m}]\),電束密度を \(D_{1}[\mathrm{C/m}^{2}]\)、また、コンデンサ \(C_{2}\) の電極板間の電界の強さを \(E_{2}[\mathrm{V/m}]\), 電束密度を \(D_{2}[\mathrm{C/m}^{2}]\) とする。両コンデンサの電界の強さ \(E_{1}[\mathrm{V/m}]\) と \(E_{2}[\mathrm{V/m}]\) はそれぞれ (ア) であり、電束密度 \(D_{1}[\mathrm{C/m}^{2}]\) と \(D_{2}[\mathrm{C/m}^{2}]\) はそれぞれ (イ) である。したがって、コンデンサ \(C_{1}\) に蓄えられる電荷を \(Q_{1}\) [\mathrm{C}],コンデンサ \(C_{2}\) に蓄えられる電荷を \(Q_{2}\) [\mathrm{C}] とすると、それらはそれぞれ (ウ) となる。 ただし、電極板の厚さ及びコンデンサの端効果は、無視できるものとする。また、真空の誘電率を \(\varepsilon_{0}[\mathrm{F/m}]\) とする。 上記の記述中の空白箇所(ア)~(ウ)に当てはまる式の組合せとして、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

極板間が比誘電率 \(\epsilon_{r}\) の誘電体で満たされている平行平板コンデンサに一定の直流電圧が加えられている。このコンデンサに関する記述a～eとして、誤っているものの組合せを次の(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。 a. 極板間の電界分布は \(\epsilon_{r}\) に依存する。 b. 極板間の電位分布は \(\epsilon_{r}\) に依存する。 c. 極板間の静電容量は \(\epsilon_{r}\) に依存する。 d. 極板間に蓄えられる静電エネルギーは \(\epsilon_{r}\) に依存する。 e. 極板上の電荷(電気量)は \(\epsilon_{r}\) に依存する。

静電界に関する次の記述のうち、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、帯電した導体球に関する記述である。 真空中で導体球A及びBが軽い絶縁体の糸で固定点Oからつり下げられている。真空の誘電率を \(\epsilon_{0} \mathrm{[F/m]}\)、重力加速度を \(g \mathrm{[m/s^{2}]}\) とする。A及びBは同じ大きさと質量 \(m \mathrm{[kg]}\) をもつ。糸の長さは各導体球の中心点が点Oから距離 \(l \mathrm{[m]}\) となる長さである。 まず、導体球A及びBにそれぞれ電荷 \(Q \mathrm{[C]}\)、\(3Q \mathrm{[C]}\) を与えて帯電させたところ、静電力による (ア) が生じ、図のようにA及びBの中心点間が \(d \mathrm{[m]}\) 離れた状態で釣り合った。ただし、導体球の直径は \(d\) に比べて十分に小さいとする。 このとき、個々の導体球において、静電力 \(F =\) (イ) \(\mathrm{[N]}\)、重力 \(mg \mathrm{[N]}\)、糸の張力 \(T \mathrm{[N]}\)、の三つの力が釣り合っている。三平方の定理より \(F^{2}+(mg)^{2}=T^{2}\) が成り立ち、張力の方向を考えると \(\dfrac{F}{T} = \dfrac{d}{2l}\) に等しい。これらより \(T\) を消去し整理すると、\(d\) が満たす式として、 \[ k\left(\dfrac{d}{2l}\right)^{3}=\sqrt{1-\left(\dfrac{d}{2l}\right)^{2}} \] が導かれる。ただし、係数 \(k =\) (ウ) である。 次に、AとBとを一旦接触させたところAB間で電荷が移動し、同電位となった。そしてAとBとが力の釣合いの位置に戻った。接触前に比べ、距離 \(d\) は (エ) した。

磁気回路における磁気抵抗に関する次の記述のうち、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、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。

磁界及び磁束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。

図のように、透磁率 \(\mu_{0} \mathrm{[H/m]}\) の真空中に、無限に長い直線状導体Aと1辺 \(a \mathrm{[m]}\) の正方形のループ状導体Bが距離 \(d \mathrm{[m]}\) を隔てて置かれている。AとBは \(xz\) 平面上にあり、Aは \(z\) 軸と平行、Bの各辺は \(x\) 軸又は \(z\) 軸と平行である。A, Bには直流電流 \(I_{A} \mathrm{[A]}\)、\(I_{B} \mathrm{[A]}\) が、それぞれ図示する方向に流れている。このとき、Bに加わる電磁力として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 なお、\(xyz\) 座標の定義は、破線の枠内の図で示したとおりとする。

図の直流回路において、抵抗 \(R=10\,\Omega\) で消費される電力の値 [\mathrm{W}]として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

図に示す直流回路は、\(100 \mathrm{V}\) の直流電圧源に直流電流計を介して \(10 \Omega\) の抵抗が接続され、\(50 \Omega\) の抵抗と抵抗 \(R \mathrm{[\Omega]}\) が接続されている。電流計は \(5 \mathrm{A}\) を示している。抵抗 \(R \mathrm{[\Omega]}\) で消費される電力の値 \(\mathrm{[W]}\) 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。

図のような直流回路において、\(3\,\Omega\) の抵抗を流れる電流の値[\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 \(6 \Omega\) の端子間電圧の大きさ \(V\) の値 \(\mathrm{[V]}\) 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、スイッチSを閉じ、直流電源から金属製の抵抗に電流を流したとき、発熱により抵抗の温度が120℃になった。スイッチSを閉じた直後に回路を流れる電流に比べ、抵抗の温度が120℃になったときに回路を流れる電流は、どのように変化するか。最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。 ただし、スイッチSを閉じた直後の抵抗の温度は20℃とし、抵抗の温度係数は一定で \(0.005\,{}^{\circ}\mathrm{C}^{-1}\) とする。また、直流電源の起電力の大きさは温度によらず一定とし、直流電源の内部抵抗は無視できるものとする。

図のように、抵抗、切換スイッチS及び電流計を接続した回路がある。この回路に直流電圧 \(100 \mathrm{V}\) を加えた状態で、図のようにスイッチSを開いたとき電流計の指示値は \(2.0 \mathrm{A}\) であった。また、スイッチSを①側に閉じたとき電流計の指示値は \(2.5 \mathrm{A}\)、スイッチSを②側に閉じたとき電流計の指示値は \(5.0 \mathrm{A}\) であった。 このとき、抵抗 \(r\) の値 \(\mathrm{[\Omega]}\) 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、電流計の内部抵抗は無視できるものとし、測定誤差はないものとする。

次の文章は、RLC 直列共振回路に関する記述である。 R [\(\Omega\)]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 \(f_{r}\) [Hz]のときに誘導性リアクタンス \(X_{L}=2\pi f_{r}L\) [\(\Omega\)] と容量性リアクタンス \(X_{C}=\dfrac{1}{2\pi f_{r}C}\) [\(\Omega\)]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)~(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。

図のような交流回路において、電源の周波数を変化させたところ、共振時のインダクタンス \(L\) の端子電圧 \(V_{L}\) は \(314 \mathrm{V}\) であった。共振周波数の値 \(\mathrm{[kHz]}\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 （回路定数：\(L=10 \mathrm{mH}\), \(R=0.5 \Omega\), 電源電圧 \(1 \mathrm{V}\)）

図のように、抵抗R [\(\Omega\)] と誘導性リアクタンス \(X_{L}\) [\(\Omega\)]が直列に接続された交流回路がある。 \[ \dfrac{R}{X_{L}}=\dfrac{1}{\sqrt{2}} \] の関係があるとき、この回路の力率 \(\cos \theta\) 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。

次式に示す電圧 \(e \mathrm{[V]}\) 及び電流 \(i \mathrm{[A]}\) による電力の値 \(\mathrm{[kW]}\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 \[ e = 100\sin\omega t + 50\sin\left(3\omega t - \dfrac{\pi}{6}\right) \mathrm{[V]} \] \[ i = 20\sin\left(\omega t - \dfrac{\pi}{6}\right) + 10\sqrt{3}\sin\left(3\omega t + \dfrac{\pi}{6}\right) \mathrm{[A]} \]

図1のように、インダクタンスL=5Hのコイルに直流電流源Jが電流 \(i\) [\mathrm{mA}] を供給している回路がある。電流 \(i\) [\mathrm{mA}]は図2のような時間変化をしている。このとき、コイルの端子間に現れる電圧の大きさ \(|v|\) の最大値 [\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。

図のように、電圧 \(E \mathrm{[V]}\) の直流電源、スイッチS、\(R \mathrm{[\Omega]}\) の抵抗及び静電容量 \(C \mathrm{[F]}\) のコンデンサからなる回路がある。この回路において、スイッチSを1側に接続してコンデンサを十分に充電した後、時刻 \(t=0 \mathrm{s}\) でスイッチSを1側から2側に切り換えた。2側に切り換えた以降の記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、自然対数の底は、2.718とする。