1.抵抗の直列・並列ふつう
電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 15 VR1 = 20 ΩR2 = 4 ΩR3 = 3 ΩR4 = 8 Ω
IR1 = A
2.抵抗の直列・並列むずかしい
電源 V1 から見た合成抵抗 Req を求めよ。
V1 = 10 VR1 = 6 ΩR2 = 4 ΩR3 = 4 ΩR4 = 15 ΩR5 = 2 ΩR6 = 12 Ω
Req = Ω
3.節点解析ふつう
節点解析を使って 矢印の向きに R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 18 VIs = 2 AR1 = 15 ΩR2 = 5 ΩR3 = 3 ΩR4 = 20 Ω
IR1 = A
4.節点解析むずかしい
電流源を、A の節点電圧が VA = 5.5 V になるまで調整する。節点解析を使って電源電流 Is(向きは図のとおり)を求めよ。
V1 = 10 VR1 = 8 ΩR2 = 5 ΩR3 = 3 ΩR4 = 25 ΩVA = 5.5 V
Is = A
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 矢印の向きに R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 18 VV2 = 30 VR1 = 20 ΩR2 = 2 ΩR3 = 10 Ω
IR1 = A
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 図の極性での R5 の両端電圧 VR5 を求めよ。
V1 = 36 VV2 = 36 VR1 = 12 ΩR2 = 4 ΩR3 = 2 ΩR4 = 3 ΩR5 = 2 Ω
VR5 = V
7.重ね合わせの理ふつう
重ね合わせの理を使って 図の極性での R4 の両端電圧 VR4 を求めよ。
V1 = 30 VIs = 1.5 AR1 = 2 ΩR2 = 4 ΩR3 = 10 ΩR4 = 15 Ω
VR4 = V
8.重ね合わせの理むずかしい
重ね合わせの理を使って、R1 が消費する電力 PR1 を求めよ。
V1 = 30 VIs = 6 AV2 = 6 VR1 = 4 ΩR2 = 15 ΩR3 = 6 ΩR4 = 15 Ω
PR1 = W
9.テブナン・ノートンふつう
a–b 間に負荷 RL = 20 Ω を接続する。回路の残りをテブナン等価回路に置き換え、負荷電流 IL を求めよ。
V1 = 18 VR1 = 10 ΩR2 = 6 ΩR3 = 20 ΩRL = 20 Ω
IL = A
10.テブナン・ノートンむずかしい
端子 a–b から見たテブナン電圧 Vth を求めよ。
V1 = 9 VIs = 4 AR1 = 15 ΩR2 = 15 ΩR3 = 6 Ω
Vth = V
11.RC・RL 過渡現象ふつう
t = 0 でスイッチが閉じる前、コイルに電流は流れていない。 t = 2 ms におけるコイルの電圧 vL を求めよ。
Vs = 12 VR = 20 ΩL = 33 mHt = 2 ms
vL = V
12.RC・RL 過渡現象むずかしい
R2 の両端のスイッチは長い間開いていたので、コイルの電流は定常である。t = 0 にスイッチが閉じて R2 を短絡する。 t = 5 ms でのコイルの電流 i を求めよ。
Vs = 20 VR1 = 20 ΩR2 = 15 ΩL = 68 mHt = 5 ms
i = A
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
直列 RLC 回路を 12 V(実効値)、50 Hz の電源に接続する。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 12 V (rms)f = 50 HzR = 60 ΩL = 50 mHC = 22 µF
I = A
14.交流インピーダンスとフェーザむずかしい
抵抗 R1 が、R2 とコンデンサ C の並列回路と直列に接続され、100 V(実効値)、50 Hz の電源に接続されている。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 100 V (rms)f = 50 HzR1 = 50 ΩR2 = 20 ΩC = 100 µF
I = A
15.交流電力と力率ふつう
インピーダンス Z = 12 + j9 Ω の負荷が 240 V(実効値)の単相電源に接続されている。 皮相電力 S を求めよ。
V = 240 VZ = 12 + j9 Ω
S = VA
16.交流電力と力率むずかしい
75 kVA の単相変圧器が、遅れ力率 0.8 で 38 kW の負荷に電力を供給している。変圧器が kVA 定格に達するまでに、抵抗負荷(力率 1)としてあとどれだけの有効電力 ΔP を追加できるか。
Smax = 75 kVAP1 = 38 kWpf1 = 0.8
ΔP = kW
17.三相電力ふつう
1 相あたりのインピーダンスが 6 + j8 Ω の平衡 Δ 結線負荷が、線間電圧 400 V の平衡三相電源に接続されている。 負荷が吸収する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 400 VZ = 6 + j8 Ω 1 相あたり
P = kW
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、480 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.7 で 100 kW を消費している。負荷と並列に三相コンデンサバンクを接続し、全体の力率を遅れ 0.95 に改善する。有効電力は変わらない。 コンデンサは Δ 結線である。各コンデンサの静電容量 Cph を µF で求めよ。
P = 100 kWpf1 = 0.7pf2 = 0.95VL = 480 Vf = 60 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
出力抵抗 160 Ω の増幅器が、理想変圧器を介して 10 Ω のスピーカーを駆動する。最大電力を伝えるには、増幅器から見てスピーカーが 160 Ω に見えなければならない。巻数比 a = N₁/N₂ を求めよ。
Rs = 160 ΩRL = 10 Ω
a =
20.変圧器むずかしい
単相 200 kVA の変圧器の鉄損は 1600 W、定格負荷での銅損は 3200 W である。 この変圧器が定格 kVA の 25% を遅れ力率 0.9 で供給している。この負荷での全損失 Ploss を W で求めよ。
S = 200 kVAPcore = 1600 WPcu,fl = 3200 Wx = 0.25pf = 0.9
Ploss = W
21.オペアンプ回路ふつう
この非反転増幅器の電圧利得を 21 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 22 kΩAv = 21
Rf = kΩ
22.オペアンプ回路むずかしい
加算増幅器は ±15 V 電源の理想オペアンプを使う。 帰還抵抗を出力向きに流れる電流 If を求めよ。
V1 = −0.2 VV2 = 1.1 VR1 = 22 kΩR2 = 1 kΩRf = 2 kΩ
If = mA
23.ダイオードとトランジスタふつう
β = 120 の NPN トランジスタが、電源 VCC = 10 V からベース抵抗 RB = 680 kΩ でバイアスされている。コレクタ抵抗は RC = 2.2 kΩ で、エミッタは接地されている。VBE = 0.7 V とし、トランジスタは活性領域にあると仮定する。 コレクタ電流 IC を mA で求めよ。
VCC = 10 VRB = 680 kΩRC = 2.2 kΩβ = 120VBE = 0.7 V
IC = mA
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
β = 200 の NPN トランジスタが、VCC = 9 V とコレクタの間に接続された 1 kΩ の負荷抵抗をスイッチングする。エミッタは接地されている。ベースは 5 V のロジック出力からベース抵抗 RB = 3.3 kΩ を通して駆動される。VBE = 0.7 V、VCE(sat) = 0.2 V とする。 入力がハイのときのコレクタ電流 IC を mA で求めよ。まずトランジスタが飽和しているかどうかを判断せよ。
VCC = 9 VRC = 1 kΩβ = 200Vin = 5 VVBE = 0.7 VVCE(sat) = 0.2 VRB = 3.3 kΩ
IC = mA
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −113 を格納するようにビットを設定します。符号なしの数として読むと、このパターンの値 U はいくつですか?
N = −1138 bit
U =
26.記数法むずかしい
ビットを 1111 0001 >> 3 の 8 ビットの結果に設定します。結果の値 R は 10 進でいくつですか?
1111 0001>> 3
R =
27.デジタル論理:ゲート・カルノー図・フリップフロップふつう
カルノー図を使って F(A, B, C) = Σm(1, 4, 7) の最小の和積形(POS)を求めてください。和項(因数)N はいくつありますか?
F(A, B, C) = Σm(1, 4, 7)
N =
28.デジタル論理:ゲート・カルノー図・フリップフロップむずかしい
4 ビットのジョンソンカウンタ Q₃Q₂Q₁Q₀ は 0000 から始まります。クロックエッジごとにビットは 1 つ右へシフトし(Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀)、Q₃ には Q₀ の反転が入ります。10 クロックエッジのあとの状態 Q = Q₃Q₂Q₁Q₀ を 10 進数で答えてください。
Q₃Q₂Q₁Q₀ = 000010
Q =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = 50/(s(s + 1)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.8) を計算せよ。
F(s) = 50/(s(s + 1)(s + 6))t = 0.8 s
f(0.8) =
30.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 5、y′(0) = 11 の条件で y″ + 6y′ + 5y = 0 を解き、y(0.75) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 0y(0) = 5y′(0) = 11t = 0.75 s
y(0.75) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 8/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 0.5 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 20 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 8/(s + 7)H₁ = 0.5K = 20
p =
32.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 2/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.01429 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 2/(s + 7)D = 1css ≤ 0.01429
K =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 135/(s² + 8s + 45) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 135/(s² + 8s + 45)
ζ =
34.ステップ応答むずかしい
質量 m = 4 kg のおもりが、ばね定数 k = 2000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 89 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 10 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 4 kgk = 2000 N/mc = 89 N·s/mF = 10 N
tp = s
35.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 470 Ω, L = 10 mH です。3.7 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 470 ΩL = 10 mHf = 3.7 kHz
φ = °
36.ボード線図と余裕むずかしい
ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 50/(s(s + 1)(s + 8)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 50/(s(s + 1)(s + 8))
GM = dB
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 126/(s(s + 1)(s + 6)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 126/(s(s + 1)(s + 6))
N =
38.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
L(s) = K/(s(s + 2)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.4 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2))ζ = 0.4
K =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 2)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t に定常偏差 0.05 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 2))r(t) = 10tess = 0.05
K =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 2/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 1)(s + 2)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 2/sG(s) = 20/((s + 1)(s + 2))r(t) = 2t
ess =