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2025年度 上期 理論

理論 問1

電圧 \(V\) \([\text{V}]\) に充電された静電容量 \(C\) \([\text{F}]\) のコンデンサと全く充電されていない静電容量 \(2C\) \([\text{F}]\) のコンデンサとがある。これら二つのコンデンサを並列に接続したとき、これらのコンデンサに蓄えられる全静電エネルギー \([\text{J}]\) の値として、正しいも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

2025年度 上期 理論

理論 問2

真空中に \(Q\) \([\text{C}]\) の電荷をもつ半径 \(r\) \([\text{m}]\) の球状導体がある。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すると、静電気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、無限遠点の電位を零電位とする。

分野: 静電気・コンデンサ 論点: 静電気論点: 静電容量

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理論 問3

図のように、環状鉄心に二つのコイルが巻かれている。コイル1の巻数は \(N\) であり、その自己インダクタンスは \(L\) \([\text{H}]\) である。コイル2の巻数は \(n\) であり、その自己インダクタンスは \(9L\) \([\text{H}]\) である。巻数 \(n\) 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。
ただし、鉄心は均一で一定断面積をもち、コイル及び鉄心の漏れ磁束はなく、鉄心の磁気飽和もないものとする。

分野: 磁気・電磁誘導 論点: 磁気論点: 電磁誘導

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理論 問4

図1のように、無限に長い直線状導体Aに直流電流 \(I_{1}\) \([\text{A}]\) が流れているとき、この導体から \(a\) \([\text{m}]\) 離れた点Pでの磁界の大きさは \(H_{1}\) \([\text{A/m}]\) であった。一方、図2のように半径 \(a\) \([\text{m}]\) の一巻きの円形コイルBに直流電流 \(I_{2}\) \([\text{A}]\) が流れているとき、この円の中心点Oでの磁界の大きさは \(H_{2}\) \([\text{A/m}]\) であった。 \(H_{1}=H_{2}\) であるときの \(I_{1}\) と \(I_{2}\) の関係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。

分野: 磁気・電磁誘導 論点: 磁気論点: 電磁誘導

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理論 問5

図に示すRLC回路において、静電容量 \(C\) \([\text{F}]\) のコンデンサが電圧 \(V\) \([\text{V}]\) に充電されている。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コンデンサの端子電圧が最終的に零となった。この間に抵抗 \(R\) \([\Omega]\) で消費された電気エネルギー \(W\) \([\text{J}]\) 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。

分野: 静電気・コンデンサ 論点: 静電気論点: 静電容量

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理論 問6

図1の直流回路において、端子a-c間に直流電圧100Vを加えたところ、端子b-c間の電圧は10Vであった。また、図2のように端子b-c間に \(15\Omega\) の抵抗を並列に追加したとき、端子b-c間の電圧は4Vであった。今、図3のように端子b-c間を短絡したとき、電流 \(I\) の値 \([\text{A}]\) 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: 直流回路 論点: 直流回路論点: 短絡

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理論 問7

図のような直流回路において、スイッチSを閉じているとき、\(2\Omega\) の抵抗を流れる電流は、スイッチSを開いたときの電流の3倍であった。\(R\) 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。

分野: 過渡現象 論点: 過渡応答

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理論 問8

ある回路に、 \(i=4\sqrt{2}\sin 120\pi t\) \([\text{A}]\) の電流が流れている。この電流の瞬時値が、時刻 \(t=0\) \([\text{s}]\) 以降に初めて \(4\text{A}\) となるのは、時刻 \(t=t_{1}\) \([\text{s}]\) である。 \(t_{1}\) \([\text{s}]\) の値として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 過渡現象 論点: 過渡応答

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理論 問9

図の交流回路において、電源電圧を \(E=140\text{V}\) とする。この電源に抵抗 \(R_{0}\) \([\Omega]\) と誘導性リアクタンス \(X_{L}\) \([\Omega]\) とからなる力率0.8の誘導性負荷を接続したところ、電源から流れ出る電流の大きさは30Aであった。次に、スイッチSを閉じ、誘導性負荷と並列に抵抗 \(R\) \([\Omega]\) を接続すると、電源から流れ出る電流の大きさが82Aとなった。このとき、抵抗 \(R\) \([\Omega]\) 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。

分野: 過渡現象 論点: 過渡応答論点: 力率

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理論 問10

図の回路のスイッチSを \(t=0\text{s}\) で閉じる。電流 \(i_{S}\) \([\text{A}]\) 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。

分野: 静電気・コンデンサ 論点: 静電気論点: 静電容量

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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 \(I\) \([\text{A}]\) 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 \(B\) \([\text{T}]\) の平等磁界を半導体に加えると、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、電界の向きはp形半導体の場合と（ウ）である。この電界により、電極①-②間にホール電圧 \(V_{H}\) \([\text{V}]\) が発生し、それは直流電流 \(I\) \([\text{A}]\) にほぼ（エ）する。
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。

分野: 静電気・コンデンサ 論点: ホール効果論点: 半導体物性

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理論 問12

真空中において、図のように電極板の間隔が \(6\text{mm}\)、電極板の面積が十分広い平行平板電極があり、電極K, P間には \(2000\text{V}\) の直流電圧が加えられている。このとき、電極K, P間の電界の強さは約（ア）\([\text{V/m}]\) である。電極Kをヒータで加熱すると表面から（イ）が放出される。ある1個の電子に着目してその初速度を零とすれば、電子が電極Pに達したときの運動エネルギー \(W\) は（ウ）\([\text{J}]\) となる。
ただし、電極K, P間の電界は一様とし、電気素量 \(e=1.6\times10^{-19}\text{C}\) とする。

分野: 静電気・コンデンサ 論点: 静電気論点: 静電容量

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理論 問13

図はあるエミッタ接地トランジスタの静特性を示す。この特性より、ベース電流 \(I_{B}=40\mu\text{A}\)、コレクタ・エミッタ間の電圧 \(V_{CE}=6\text{V}\) における電流増幅率 \(h_{fe}\) の値及び出力インピーダンス \(\dfrac{1}{h_{oe}}\) \([\Omega]\) 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。

分野: 交流回路・三相回路 論点: トランジスタ特性論点: 電子回路

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理論 問14

電気及び磁気に関する量とその単位記号（これと同じ内容を表す単位記号を含む。）の組み合わせとして、誤っているのは次のうちどれか。

分野: 静電気・コンデンサ 論点: 単位判定論点: 電気の単位

2025年度 上期 理論

理論 問15(a)

図のように、相電圧 200V の対称三相交流電源に、複素インピーダンス \(\dot{Z}=5\sqrt{3}+j5\) \([\Omega]\) の負荷がY結線された平衡三相負荷を接続した回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

線電流 \(I_1\) の値 \([\text{A}]\) 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: 交流回路・三相回路 論点: 三相回路論点: 平衡負荷

2025年度 上期 理論

理論 問15(b)

図のように、相電圧 200V の対称三相交流電源に、複素インピーダンス \(\dot{Z}=5\sqrt{3}+j5\) \([\Omega]\) の負荷がY結線された平衡三相負荷を接続した回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

電流 \(\dot{I}_{ab}\) の値 \([\text{A}]\) 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: 交流回路・三相回路 論点: 三相回路論点: 平衡負荷

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理論 問16(a)

次に示す条件I～IIIを満たす永久磁石可動コイル形電流電圧計を製作したい。永久磁石可動コイル形電流電圧計内部の接続の一部が図に示すようであるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、コイルは内部抵抗 \(r=5\Omega\) であり、最大 \(4\text{mA}\) まで直流電流を流すことができるものとする。

条件I : 切り替えスイッチをAにしたときは、最大 \(1\text{A}\) の直流電流を測定できるものとする。
条件II: 切り替えスイッチをBにしたときは、最大 \(100\text{mA}\) の直流電流を測定できるものとする。
条件III: 切り替えスイッチをCにしたときは、最大 \(1.2\text{V}\) の直流電圧を測定できるものとする。

抵抗 \(R_{1}\) 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。

分野: 電気計測・電子回路 論点: 電気計測論点: 電子回路

2025年度 上期 理論

理論 問16(b)

次に示す条件I～IIIを満たす永久磁石可動コイル形電流電圧計を製作したい。永久磁石可動コイル形電流電圧計内部の接続の一部が図に示すようであるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、コイルは内部抵抗 \(r=5\Omega\) であり、最大 \(4\text{mA}\) まで直流電流を流すことができるものとする。

条件I : 切り替えスイッチをAにしたときは、最大 \(1\text{A}\) の直流電流を測定できるものとする。
条件II: 切り替えスイッチをBにしたときは、最大 \(100\text{mA}\) の直流電流を測定できるものとする。
条件III: 切り替えスイッチをCにしたときは、最大 \(1.2\text{V}\) の直流電圧を測定できるものとする。

抵抗 \(R_{3}\) 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。

分野: 電気計測・電子回路 論点: 電気計測論点: 電子回路

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理論 問17(a)

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、導体球の中心間距離の2乗に反比例する。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

この場合の比例定数を求める目的で、導体球Aに \(+4\times10^{-8}\text{C}\)、導体球Bに \(+6\times10^{-8}\text{C}\) の電荷を与えて、導体球の中心間距離で \(0.3\text{m}\) 隔てて両導体球を置いたところ、両導体球間 \(2.4\times10^{-4}\text{N}\) の反発力が働いた。この結果から求められる比例定数 \([\text{N}\cdot\text{m}^{2}/\text{C}^{2}]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 静電気・コンデンサ 論点: 静電気論点: クーロン力

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理論 問17(b)

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、導体球の中心間距離の2乗に反比例する。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

上記(a)の導体球A、Bを、電荷を保持したままで \(0.3\text{m}\) の中心間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との中心間距離で表したとき、その距離の値 \([\text{m}]\) 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: クーロン力