電験三種過去問検索

2018年度理論

理論問1

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 \(\epsilon_{0}\) [F/m]、重力加速度を \(g\) [m/s²] とする。A及びBは同じ大きさと質量 \(m\) [kg] をもつ。糸の長さは各導体球の中心点がO点から距離 \(l\) [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 \(Q\) [C] 及び \(3Q\) [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 \(d\) [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) [N]、重力 \(mg\) [N]、糸の張力 \(T\) [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 \(\dfrac{F}{T}\) は \(\dfrac{d}{2l}\) 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。

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

2018年度理論

理論問2

次の文章は、平行板コンデンサの電界に関する記述である。
極板間距離 \(d_0\) [m] の平行板空気コンデンサの極板間電圧を一定とする。
極板と同形同面積の固体誘電体 (比誘電率 \(\epsilon_r > 1\)、厚さ \(d_{1}\) [m] < \(d_{0}\) [m]) を極板と平行に挿入すると、空気ギャップの電界の強さは、固体誘電体を挿入する前の値と比べて (ア) 。
また、極板と同形同面積の導体 (厚さ \(d_{2}\) [m] < \(d_{0}\) [m]) を極板と平行に挿入すると、空気ギャップの電界の強さは、導体を挿入する前の値と比べて (イ) 。
ただし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。

上記の記述中の空白箇所(ア)及び(イ)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

2018年度理論

理論問10

静電容量が 1 F で初期電荷が 0 C のコンデンサがある。起電力が 10 V で内部抵抗が 0.5 \(\Omega\) の直流電源を接続してこのコンデンサを充電するとき、充電電流の時定数の値 [s] 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

2018年度理論

理論問11

半導体素子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。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2018年度理論

理論問12

次の文章は、磁界中の電子の運動に関する記述である。
図のように、平等磁界の存在する真空かつ無重力の空間に、電子を \(x\) 方向に初速度 \(v\) [m/s] で放出する。平等磁界は \(z\) 方向であり磁束密度の大きさ \(B\) [T] をもつとし、電子の質量を \(m\) [kg]、素電荷の大きさを \(e\) [C] とする。ただし、紙面の裏側から表側への向きを \(z\) 方向の正とし、\(v\) は光速に比べて十分小さいとする。このとき、電子の運動は (ア) となり、時間 \(T=\) (イ) [s] 後に元の位置に戻ってくる。電子の放出直後の軌跡は破線矢印の (ウ) のようになる。
一方、電子を磁界と平行な方向に放出すると、電子の運動は (エ) となる。

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

2018年度理論

理論問16(a)

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 \(V_{CC}=10\) V、\(R_{1}=18\) k\(\Omega\)、\(R_{2}=82\) k\(\Omega\) とする。動作点におけるエミッタ電流を 1 mA としたい。抵抗 \(R_{E}\) の値 [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 V とする。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2018年度理論

理論問16(b)

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。ただし、使用する周波数において図1の二つのコンデンサのインピーダンスが十分に小さい場合を考えている。ここで、\(h_{ie}=2.5\) k\(\Omega\)、\(h_{fe}=100\) 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 \(\dfrac{\dot{v}_{i}}{\dot{i}_{i}}\) の値 [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、\(\dot{v}_{i}\)、\(\dot{i}_{i}\) はそれぞれ図2に示す入力電圧と入力電流である。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2018年度理論

理論問17(a)

（選択問題）
空気 (比誘電率 1) で満たされた極板間距離 \(5d\) [m] の平行板コンデンサがある。図のように、一方の極板と大地との間に電圧 \(V_0\) [V] の直流電源を接続し、極板と同形同面積で厚さ \(4d\) [m] の固体誘電体 (比誘電率 4) を極板と接するように挿入し、他方の極板を接地した。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。

極板間の電位分布を表すグラフ (縦軸: 電位 \(V\) [V]、横軸: 電源が接続された極板からの距離 \(x\) [m]) として、最も近いものを図中の(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

2018年度理論

理論問17(b)

（選択問題）
空気 (比誘電率 1) で満たされた極板間距離 \(5d\) [m] の平行板コンデンサがある。図のように、一方の極板と大地との間に電圧 \(V_0\) [V] の直流電源を接続し、極板と同形同面積で厚さ \(4d\) [m] の固体誘電体 (比誘電率 4) を極板と接するように挿入し、他方の極板を接地した。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。

\(V_0=10\) kV, \(d=1\) mm とし、比誘電率 4 の固体誘電体を比誘電率 \(\epsilon_r\) の固体誘電体に差し替え、空気ギャップの電界の強さが 2.5 kV/mm となったとき、\(\epsilon_r\) 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

2017年度理論

理論問1

電界の状態を仮想的な線で表したものを電気力線という。この電気力線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。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2017年度理論

理論問2

極板の面積 \( S \, [\mathrm{m}^2] \)、極板間の距離 \( d \, [\mathrm{m}] \) の平行板コンデンサA、極板の面積 \( 2S \, [\mathrm{m}^2] \)、極板間の距離 \( d \, [\mathrm{m}] \) の平行板コンデンサB及び極板の面積 \( S \, [\mathrm{m}^2] \)、極板間の距離 \( 2d \, [\mathrm{m}] \) の平行板コンデンサCがある。各コンデンサは、極板間の電界の強さが同じ値となるようにそれぞれ直流電源で充電されている。各コンデンサをそれぞれの直流電源から切り離した後、全コンデンサを同じ極性で並列に接続し、十分時間が経ったとき、各コンデンサに蓄えられる静電エネルギーの総和の値 \( [\mathrm{J}] \) は、並列に接続する前の総和の値 \( [\mathrm{J}] \) の何倍になるか。その倍率として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
ただし、各コンデンサの極板間の誘電率は同一であり、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

2017年度理論

理論問6

\( R_1 = 20 \, \Omega \)、\( R_2 = 30 \, \Omega \) の抵抗、インダクタンス \( L_1 = 20 \, \mathrm{mH} \)、\( L_2 = 40 \, \mathrm{mH} \) のコイル及び静電容量 \( C_1 = 400 \, \mu\mathrm{F} \)、\( C_2 = 600 \, \mu\mathrm{F} \) のコンデンサからなる図のような直並列回路がある。直流電圧 \( E = 100 \, \mathrm{V} \) を加えたとき、定常状態において \( L_1 \)、\( L_2 \)、\( C_1 \) 及び \( C_2 \) に蓄えられるエネルギーの総和の値 \( [\mathrm{J}] \) 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

2017年度理論

理論問7

次の文章は、直流回路に関する記述である。
図の回路において、電流 \( I \) の値 \( [\mathrm{A}] \) は4Aよりも \( \fbox{ (ア) } \)。このとき、抵抗 \( R_1 \) の中で動く電子の流れる向きは図の \( \fbox{ (イ) } \) であり、電界の向きを併せて考えると、電気エネルギーが失われることになる。また、0.25sの間に電源が供給する電力量に対し、同じ時間に抵抗 \( R_1 \) が消費する電力量の比は \( \fbox{ (ウ) } \) である。抵抗は、消費した電力量だけの熱を発生することで温度が上昇するが、一方で、周囲との温度差に \( \fbox{ (エ) } \) する熱を放出する。

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

2017年度理論

理論問12

次の文章は、紫外線ランプの構造と動作に関する記述である。
紫外線ランプは、紫外線を透過させる石英ガラス管と、その両端に設けられた \( \fbox{ (ア) } \) からなり、ガラス管内には数百パスカルの \( \fbox{ (イ) } \) 及び微量の水銀が封入されている。両極間に高電圧を印加すると、\( \fbox{ (ウ) } \) から出た電子が電界で加速され、\( \fbox{ (イ) } \) 原子に衝突してイオン化する。ここで生じた正イオンは電界で加速され、\( \fbox{ (ウ) } \) に衝突して電子をたたき出す結果、放電が安定に持続する。管内を走行する電子が水銀原子に衝突すると、電子からエネルギーを得た水銀原子は励起され、特定の波長の紫外線の光子を放出して安定な状態に戻る。さらに \( \fbox{ (エ) } \) はガラス管の内側の面にある種の物質を塗り、紫外線を \( \fbox{ (オ) } \) に変換するようにしたものである。

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

2017年度理論

理論問13

図1は、固定バイアス回路を用いたエミッタ接地トランジスタ増幅回路である。図2は、トランジスタの五つのベース電流 \( I_B \) に対するコレクタ-エミッタ間電圧 \( V_{CE} \) とコレクタ電流 \( I_C \) との静特性を示している。この \( V_{CE}-I_C \) 特性と直流負荷線との交点を動作点という。図1の回路の直流負荷線は図2のように与えられる。
動作点が \( V_{CE}=4.5 \, \mathrm{V} \) のとき、バイアス抵抗 \( R_B \) の値 \( [\mathrm{M}\Omega] \) 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、ベース-エミッタ間電圧 \( V_{BE} \) は、直流電源電圧 \( V_{CC} \) に比べて十分小さく無視できるものとする。なお、\( R_L \) は負荷抵抗であり、\( C_1, C_2 \) は結合コンデンサである。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2017年度理論

理論問15(a)

図は未知のインピーダンス \( \dot{Z} \, [\Omega] \) を測定するための交流ブリッジである。電源の電圧を \( \dot{E} \, [\mathrm{V}] \)、角周波数を \( \omega \, [\mathrm{rad/s}] \) とする。ただし、静電容量 \( C_1 \, [\mathrm{F}] \)、抵抗 \( R_1 \, [\Omega], R_2 \, [\Omega], R_3 \, [\Omega] \) は零でないとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

交流検出器Dによる検出電圧が零となる平衡条件を \( \dot{Z}, R_1, R_2, R_3 \) 及び \( C_1 \) を用いて表すと、
\( \fbox{ (ア) } \cdot \dot{Z} = R_2 R_3 \)
となる。
上式の空白に入る式として適切なものを次の(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

2017年度理論

理論問15(b)

図は未知のインピーダンス \( \dot{Z} \, [\Omega] \) を測定するための交流ブリッジである。電源の電圧を \( \dot{E} \, [\mathrm{V}] \)、角周波数を \( \omega \, [\mathrm{rad/s}] \) とする。ただし、静電容量 \( C_1 \, [\mathrm{F}] \)、抵抗 \( R_1 \, [\Omega], R_2 \, [\Omega], R_3 \, [\Omega] \) は零でないとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

\( \dot{Z} = R + jX \) としたとき、この交流ブリッジで測定できる \( R \, [\Omega] \) と \( X \, [\Omega] \) の満たす条件として、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

2017年度理論

理論問16(a)

図のように、線間電圧 \( V \, [\mathrm{V}] \)、周波数 \( f \, [\mathrm{Hz}] \) の対称三相交流電源に、\( R \, [\Omega] \) の抵抗とインダクタンス \( L \, [\mathrm{H}] \) のコイルからなる三相平衡負荷を接続した交流回路がある。この回路には、スイッチSを介して、負荷に静電容量 \( C \, [\mathrm{F}] \) の三相平衡コンデンサを接続することができる。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

スイッチSを開いた状態において、\( V=200 \, \mathrm{V}, f=50 \, \mathrm{Hz}, R=5 \, \Omega, L=5 \, \mathrm{mH} \) のとき、三相負荷全体の有効電力の値 \( [\mathrm{W}] \) と力率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

2017年度理論

理論問16(b)

図のように、線間電圧 \( V \, [\mathrm{V}] \)、周波数 \( f \, [\mathrm{Hz}] \) の対称三相交流電源に、\( R \, [\Omega] \) の抵抗とインダクタンス \( L \, [\mathrm{H}] \) のコイルからなる三相平衡負荷を接続した交流回路がある。この回路には、スイッチSを介して、負荷に静電容量 \( C \, [\mathrm{F}] \) の三相平衡コンデンサを接続することができる。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

スイッチSを閉じてコンデンサを接続したとき、電源からみた負荷側の力率が1になった。このとき、静電容量 \( C \) の値 \( [\mathrm{F}] \) 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。ただし、角周波数を \( \omega \, [\mathrm{rad/s}] \) とする。

分野: 静電気・コンデンサ論点: 静電気論点: 静電容量

2017年度理論

理論問18(a)

演算増幅器を用いた回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

図1の回路の電圧増幅度 \( \dfrac{v_o}{v_i} \) を3とするためには、\( \alpha \) をいくらにする必要があるか。\( \alpha \) 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