1.抵抗の直列・並列ふつう
電源 V1 から見た合成抵抗 Req を求めよ。
V1 = 24 VR1 = 6 ΩR2 = 5 ΩR3 = 3 ΩR4 = 15 Ω
Req = Ω
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 = 18 VR1 = 30 ΩR2 = 5 ΩR3 = 25 ΩR4 = 6 ΩR5 = 15 ΩR6 = 25 Ω
Req = Ω
3.節点解析ふつう
図のように、節点 A と接地の間に 3 本の枝が接続されている。節点解析を使って、枝 1 を矢印の向きに上向きに節点 A へ流れる電流 I1 を求めよ。
V1 = 10 VR1 = 3 ΩV2 = 30 VR2 = 6 ΩV3 = 10 VR3 = 6 Ω
I1 = A
4.節点解析むずかしい
節点解析を使って 節点電圧 VB(接地基準) を求めよ。
V1 = 5 VIs = 0.5 AV2 = 36 VR1 = 6 ΩR2 = 2 ΩR3 = 25 ΩR4 = 30 ΩR5 = 3 Ω
VB = V
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 網目電流 I1(時計回り) を求めよ。
V1 = 15 VV2 = 6 VR1 = 6 ΩR2 = 15 ΩR3 = 12 Ω
I1 = A
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 網目電流 I2(時計回り) を求めよ。
V1 = 5 VV2 = 10 VR1 = 15 ΩR2 = 6 ΩR3 = 10 ΩR4 = 10 ΩR5 = 4 Ω
I2 = A
7.重ね合わせの理ふつう
重ね合わせの理を使って 矢印の向きに R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 30 VIs = 3 AR1 = 12 ΩR2 = 4 ΩR3 = 3 ΩR4 = 20 Ω
IR1 = A
8.重ね合わせの理むずかしい
重ね合わせの理を使って 矢印の向きに R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 9 VIs = 6 AV2 = 12 VR1 = 30 ΩR2 = 10 ΩR3 = 8 ΩR4 = 12 Ω
IR2 = A
9.テブナン・ノートンふつう
端子 a–b から見たテブナン抵抗 Rth を求めよ。
V1 = 12 VR1 = 4 ΩR2 = 15 ΩR3 = 20 Ω
Rth = Ω
10.テブナン・ノートンむずかしい
a–b 間に負荷 RL = 10 Ω を接続する。テブナン等価回路を使って、負荷で消費される電力 PL を求めよ。
V1 = 18 VIs = 0.5 AR1 = 15 ΩR2 = 10 ΩR3 = 30 ΩRL = 10 Ω
PL = W
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 でコイルに蓄えられているエネルギー W を mJ で求めよ。
Vs = 10 VR = 22 ΩL = 33 mHt = 2 ms
W = mJ
12.RC・RL 過渡現象むずかしい
t = 0 でスイッチが閉じる直前、コンデンサは図の極性で 8 V に充電されている。 vC が 5.6 V に達するまでの時間はいくらか。t を求めよ。
Vs = 5 VR = 6.8 kΩC = 47 µFvC(0) = 8 V
t = ms
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
直列 RLC 回路を 10 V(実効値)、1000 Hz の電源に接続する。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 10 V (rms)f = 1000 HzR = 80 ΩL = 250 mHC = 2.2 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、120 V(実効値)、500 Hz の電源に接続されている。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 120 V (rms)f = 500 HzR1 = 40 ΩR2 = 40 ΩC = 22 µF
I = A
15.交流電力と力率ふつう
2 つの負荷が 240 V の単相電源に並列に接続されている:遅れ力率 0.75 の 25 kW の負荷と、進み力率 0.95 の 8 kW の負荷。 電源から見た全体の力率 cos φ を求めよ。
V = 240 VP1 = 25 kW, pf1 = 0.75 遅れP2 = 8 kW, pf2 = 0.95 進み
cos φ =
16.交流電力と力率むずかしい
単相負荷が 230 V、50 Hz の電源から遅れ力率 0.7 で 20 kW を消費する。並列にコンデンサをつないで力率を 0.9 に改善する。 新しい線電流 Inew を求めよ。
P = 20 kWpf1 = 0.7pf2 = 0.9V = 230 Vf = 50 Hz
Inew = A
17.三相電力ふつう
三相誘導電動機が全負荷で 75 kW の機械出力を出している。この負荷での効率は 93%、力率は遅れ 0.88 である。電源の線間電圧は 415 V である。線電流 IL を求めよ。
Pout = 75 kWη = 93%cos φ = 0.88VL = 415 V
IL = A
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、400 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.72 で 200 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 Y 結線である。各コンデンサの静電容量 Cph を µF で求めよ。
P = 200 kWpf1 = 0.72pf2 = 0.95VL = 400 Vf = 60 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
単相 100 kVA、4800/240 V の変圧器が定格負荷で運転している。理想変圧器とみなす。高圧巻線の電流 IHV を求めよ。
S = 100 kVAV1 = 4800 VV2 = 240 V
IHV = A
20.変圧器むずかしい
単相 50 kVA の変圧器の鉄損は 150 W、定格負荷での銅損は 300 W である。 効率が最大になる負荷 Sη,max を kVA で求めよ。
S = 50 kVAPcore = 150 WPcu,fl = 300 W
Sη,max = kVA
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 15 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 2 kΩAv = 15
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。 出力電圧 Vout を求めよ。
V1 = −0.1 VV2 = 0.4 VR1 = 1 kΩR2 = 10 kΩRf = 47 kΩ
Vout = V
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 = 12 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 = 4.7 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 = 12 VRB = 680 kΩRC = 4.7 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
5.1 V のツェナーレギュレータに 470 Ω の直列抵抗があります。入力は 13 V まで上がることがあり、負荷が外れることもあります。ツェナーが消費しなければならない最大電力 PZ,max を求めなさい。
Vin,max = 13 VVZ = 5.1 VR = 470 Ω
PZ,max = mW
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −14 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 = −148 bit
U =
26.記数法むずかしい
ビットを 1001 0111 XOR 1001 1111 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?
1001 0111XOR1001 1111
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, 2, 3) の最小の積和形(SOP)を求めてください。積項 N はいくつありますか?
F(A, B, C) = Σm(1, 2, 3)
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
3 ビット 2 進アップカウンタ は 3(10 進数、Q = 011)から始まります。16 クロックパルスのあとの計数値 Q(10 進数)はいくつですか?
Q0 = 316n = 3
Q =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = 25/(s(s + 1)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(1.2) を計算せよ。
F(s) = 25/(s(s + 1)(s + 5))t = 1.2 s
f(1.2) =
30.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −1、y′(0) = 7 の条件で y″ + 8y′ + 15y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 0y(0) = −1y′(0) = 7t = 0.2 s
y(0.2) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 10/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 4 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 = 8 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 10/(s + 7)H₁ = 4K = 8
T(0) =
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) = 1/(s + 3) 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 0.01667 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 1/(s + 3)D = 1css ≤ 0.01667
K =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 15.5/(s² + 6s + 31) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 15.5/(s² + 6s + 31)
ts = s
34.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートを 12 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 12 %
ζ =
35.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 100 Ω の両端でとり、L = 20 mH、C = 0.1 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 100 ΩL = 20 mHC = 0.1 µF
f0 = Hz
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) = K/(s(s + 1)(s + 7)) である。 ゲイン余裕が 5 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 7))GM = 5 dB
K =
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
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 + 6)(s + 10)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 6)(s + 10))
K =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 0.5/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 2 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 0.5/(0.5s + 1)K = 2
ess = %
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 2 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 2)ωₙ = 2 rad/sζ = 0.8
Ki =