電験三種過去問検索

2011年度理論

理論問10

図のように、2種類の直流電源、$ R $ [Ω] の抵抗、静電容量 $ C $ [F] のコンデンサ及びスイッチSからなる回路がある。この回路において、スイッチSを①側に閉じて回路が定常状態に達した後に、時刻 $ t = 0 $ [s] でスイッチSを①側から②側に切り換えた。 ②側への切り換え以降の、コンデンサから流れ出る電流 $ i $ [A] の時間変化を示す図として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2011年度理論

理論問11

次の文章は、電界効果トランジスタに関する記述である。
図に示す MOS電界効果トランジスタ (MOSFET)は、p形基板表面にn形のソースとドレーン領域が形成されている。また、ゲート電極は、ソースとドレーン間のp形基板表面上に薄い酸化膜の絶縁層(ゲート酸化膜)を介して作られている。ソースSとp形基板の電位を接地電位とし、ゲートGにしきい値電圧以上の正の電圧 $ V_{GS} $ を加えることで、絶縁層を隔てたp形基板表面近くでは、(ア) が除去され、チャネルと呼ばれる (イ) の薄い層ができる。これによりソースSとドレーンDが接続される。この $ V_{GS} $ を上昇させるとドレーン電流 $ I_{D} $ は (ウ) する。
また、このFETは (エ) チャネル MOSFET と呼ばれている。

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。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2011年度理論

理論問12

次の文章は、真空中における電子の運動に関する記述である。
図のように、x軸上の負の向きに大きさが一定の電界 $ E $ [V/m] が存在しているとき、x軸上に電荷が $ -e $ [C] (eは電荷の絶対値)、質量 $ m_0 $ [kg] の1個の電子を置いた場合を考える。 x軸の正方向の電子の加速度を $ a $ [m/s$^2$] とし、また、この電子に加わる力の正方向をx 軸の正方向にとったとき、電子の運動方程式は
\[ m_0 a = \text{(ア)} \]
となる。 ①式から電子は等加速度運動をすることがわかる。したがって、電子の初速度を零としたとき、x軸の正方向に向かう電子の速度 $ v $ [m/s] は時間 $ t $ [s] の (イ) 関数となる。また、電子の走行距離 $ x_{dis} $ [m] は時間 $ t $ [s] の (ウ) 関数で表される。さらに、電子の運動エネルギーは時間 $ t $ [s] の (エ) で増加することがわかる。
ただし、電子の速度 $ v $ [m/s] はその質量の変化が無視できる範囲とする。

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。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2011年度理論

理論問13

図のように、トランジスタを用いた非安定(無安定) マルチバイブレータ回路の一部分がある。
ここで， S はトランジスタの代わりの動作をするスイッチ， R1 ， R2 ， R3 は抵抗， C はコンデンサ， VCC は直流電源電圧， Vb はベースの電圧， Vc はコレクタの電圧である。
この回路において，初期条件としてコンデンサ C の初期電荷は零，スイッチ S は開いている状態と仮定する。

a. スイッチSが開いている状態(オフ)のときは、トランジスタ Trのベースには抵抗 $ R_2 $ を介して (ア) の電圧が加わるので、トランジスタ Trは (イ) となっている。ベースの電圧 $ V_{b} $ は電源電圧 $ V_{CC} $ より低いので、電流 $ i $ は図の矢印“右”の向きに流れてコンデンサCは充電されている。
b. 次に、スイッチSを閉じる (オン)と、その瞬間はコンデンサCに充電されていた電荷でベースの電圧は負となるので、コレクタの電圧 $ V_{c} $ は瞬時に高くなる。電流は矢印“ (ウ) ”の向きに流れ、コンデンサCは (エ) を始め、やがてベースの電圧は (オ) に変化し、コレクタの電圧 $ V_{c} $ は下がる。

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。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2011年度理論

理論問14

電気及び磁気に関係する量とその単位記号(他の単位による表し方を含む)との組合せとして、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2011年度理論

理論問15(a)

図のように、$ R $ [Ω] の抵抗、静電容量 $ C $ [F] のコンデンサ、インダクタンス $ L $ [H] のコイルからなる平衡三相負荷に線間電圧 $ V $ [V] の対称三相交流電源を接続した回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、交流電源電圧の角周波数は $ \omega $ [rad/s] とする。

三相電源からみた平衡三相負荷の力率が1になったとき、インダクタンス $ L $ [H] と静電容量 $ C $ [F] のコンデンサの関係を示す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2011年度理論

理論問15(b)

図のように、$ R $ [Ω] の抵抗、静電容量 $ C $ [F] のコンデンサ、インダクタンス $ L $ [H] のコイルからなる平衡三相負荷に線間電圧 $ V $ [V] の対称三相交流電源を接続した回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、交流電源電圧の角周波数は $ \omega $ [rad/s] とする。

平衡三相負荷の力率が1になったとき、静電容量 $ C $ [F] のコンデンサの端子電圧 [V] の値を示す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2011年度理論

理論問16(a)

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。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2011年度理論

理論問16(b)

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。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2011年度理論

理論問18(a)

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。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2011年度理論

理論問18(b)

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。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2010年度理論

理論問1

真空中において、図のように点Aに正電荷 $+4Q$ [C]、点Bに負電荷 $-Q$ [C] の点電荷が配置されている。この2点を通る直線上で電位が $0$ [V] になる点を点Pとする。点Pの位置を示すものとして、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。なお、無限遠の点は除く。

ただし、点Aと点B間の距離を $l$ [m] とする。また、点Aより左側の領域をa領域、点Aと点Bの間の領域をab領域、点Bより右側の領域をb領域とし、真空の誘電率を $\varepsilon_{0}$ [F/m] とする。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2010年度理論

理論問2

図に示すように、電極板面積と電極板間隔がそれぞれ同一の2種類の平行平板コンデンサがあり、一方を空気コンデンサ A、他方を固体誘電体(比誘電率 $\varepsilon_{r} = 4$)が満たされたコンデンサBとする。両コンデンサにおいて、それぞれ一方の電極に直流電圧 $V$ [V] を加え、他方の電極を接地したとき、コンデンサBの内部電界 [V/m] 及び電極板上に蓄えられた電荷 [C] はコンデンサ Aのそれぞれ何倍となるか。その倍率として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。
ただし、空気の比誘電率を1とし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2010年度理論

理論問10

図に示す回路において、スイッチSを閉じた瞬間(時刻 $t=0$) に点Aを流れる電流を $I_{0}$ [A] とし、十分に時間が経ち、定常状態に達したのちに点Aを流れる電流を $I$ [A] とする。電流比 $\dfrac{I_{0}}{I}$ の値を2とするために必要な抵抗 $R_{3}$ [$\Omega$] の値を表す式として、正しいのは次のうちどれか。
ただし、コンデンサの初期電荷は零とする。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2010年度理論

理論問11

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 $I$ [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 $B$ [T] の平等磁界を半導体にかけると、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、電界の方向はp形半導体の方向と ( ウ ) である。この電界により、電極①-②間にホール電圧 $V_{H} = R_{H} \times$ ( エ ) [V] が発生する。ただし、$d$ [m] は半導体の厚さを示し、$R_{H}$ は比例定数 [m$^3$/C] である。

上記の記述中の空白箇所(ア), (イ), (ウ)及び(エ)に当てはまる語句又は式として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2010年度理論

理論問12

次の文章は、金属などの表面から真空中に電子が放出される現象に関する記述である。

a. タンタル (Ta)などの金属を熱すると、電子がその表面から放出される。この現象は ( ア ) 放出と呼ばれる。
b. タングステン (W)などの金属表面の電界強度を十分に大きくすると、常温でもその表面から電子が放出される。この現象は ( イ ) 放出と呼ばれる。
c. 電子を金属又はその酸化物・ハロゲン化物などに衝突させると、その表面から新たな電子が放出される。この現象は ( ウ ) 放出と呼ばれる。

上記の記述中の空白箇所(ア), (イ)及び(ウ)に当てはまる語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2010年度理論

理論問13

図1は、静電容量 $C$ [F] のコンデンサとコイルからなる共振回路の等価回路である。このようにコイルに内部抵抗 $r$ [$\Omega$] が存在する場合は、インダクタンス $L$ [H] と抵抗 $r$ [$\Omega$] の直列回路として表すことができる。この直列回路は、コイルの抵抗 $r$ [$\Omega$] が、誘導性リアクタンス $\omega L$ [$\Omega$] に比べて十分小さいものとすると、図2のように、等価抵抗 $R_{p}$ [$\Omega$] とインダクタンス $L$ [H] の並列回路に変換することができる。このときの等価抵抗 $R_{p}$ [$\Omega$] の値を表す式として、正しいのは次のうちどれか。
ただし、$I_{c}$ [A] は電流源の電流を表す。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2010年度理論

理論問17(a)

真空中において、図に示すように、一辺の長さが $6$ [m] の正三角形の頂点Aに $4\times10^{-9}$ [C] の正の点電荷が置かれ、頂点Bに $-4\times10^{-9}$ [C] の負の点電荷が置かれている。正三角形の残る頂点を点Cとし、点Cより下した垂線と正三角形の辺ABとの交点を点Dとして、次の(a)及び(b)に答えよ。
ただし、クーロンの法則の比例定数を $9\times10^{9}$ [N$\cdot$m$^{2}$/C$^{2}$] とする。

まず、$q_{0}$ [C] の正の点電荷を点Cに置いたときに、この正の点電荷に働く力の大きさは $F_{C}$ [N] であった。次に、この正の点電荷を点Dに移動したときに、この正の点電荷に働く力の大きさは $F_{D}$ [N] であった。力の大きさの比 $\dfrac{F_{C}}{F_{D}}$ の値として、正しいのは次のうちどれか。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2010年度理論

理論問17(b)

真空中において、図に示すように、一辺の長さが $6$ [m] の正三角形の頂点Aに $4\times10^{-9}$ [C] の正の点電荷が置かれ、頂点Bに $-4\times10^{-9}$ [C] の負の点電荷が置かれている。正三角形の残る頂点を点Cとし、点Cより下した垂線と正三角形の辺ABとの交点を点Dとして、次の(a)及び(b)に答えよ。
ただし、クーロンの法則の比例定数を $9\times10^{9}$ [N$\cdot$m$^{2}$/C$^{2}$] とする。

次に、$q_{0}$ [C] の正の点電荷を点Dから点Cの位置に戻し、強さが $0.5$ [V/m] の一様な電界を辺ABに平行に点Bから点Aの向きに加えた。このとき、$q_{0}$ [C] の正の点電荷に電界の向きと逆の向きに $2\times10^{-9}$ [N] の大きさの力が働いた。正の点電荷 $q_{0}$ [C] の値として、正しいのは次のうちどれか。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2009年度理論

理論問1

電極板面積と電極板間隔が共に $S$ $[m^{2}]$ と $d$ $[m]$ で、一方は比誘電率が $\epsilon_{r1}$ 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 $\epsilon_{r2}$ の誘電体からなる平行平板コンデンサ $C_{2}$ がある。いま、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 $V_{0}$ $[V]$ 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 $E_{1} [V/m]$、電束密度を $D_{1} [C/m^{2}]$、また、コンデンサ $C_{2}$ の電極板間の電界の強さを $E_{2} [V/m]$、電束密度を $D_{2} [C/m^{2}]$ とする。両コンデンサの電界の強さ $E_{1} [V/m]$ 及び $E_{2} [V/m]$ はそれぞれ (ア) であり、電束密度 $D_{1} [C/m^{2}]$ 及び $D_{2} [C/m^{2}]$ 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 $Q_{1} [C]$、コンデンサ $C_{2}$ に蓄えられる電荷を $Q_{2} [C]$ 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 $\epsilon_{0} [F/m]$ とする。
上記の記述中の空白箇所 (ア)、(イ) 及び (ウ) に当てはまる式として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量