1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 15 Ω R3 = 2 Ω + − V1 12 V R2 15 Ω A R4 4 Ω B
電源 V1 から見た合成抵抗 Req を求めよ。
V1 = 12 V R1 = 15 Ω R2 = 15 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω
Req = Ω
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 4 Ω R3 = 5 Ω R5 = 2 Ω + − V1 24 V R2 25 Ω IR2 A R4 12 Ω B R6 4 Ω R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 24 V R1 = 4 Ω R2 = 25 Ω R3 = 5 Ω R4 = 12 Ω R5 = 2 Ω R6 = 4 Ω
IR2 = A
3. 節点解析 ふつう
R1 3 Ω + − V1 18 V R2 12 Ω + − V2 15 V R3 2 Ω + − V3 12 V I3 A 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 3 を矢印の向きに上向きに節点 A へ流れる電流 I3 を求めよ。
V1 = 18 V R1 = 3 Ω V2 = 15 V R2 = 12 Ω V3 = 12 V R3 = 2 Ω
I3 = A
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 5 Ω IR1 R2 = 5 Ω R4 = 2 Ω + − V1 24 V R3 12 Ω A R5 12 Ω B Is 1 A + − V2 30 V 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 = 24 V Is = 1 A V2 = 30 V R1 = 5 Ω R2 = 5 Ω R3 = 12 Ω R4 = 2 Ω R5 = 12 Ω
IR1 = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 6 Ω R2 = 6 Ω + − V1 12 V R3 8 Ω A + − V2 9 V I1 I2 網目解析を使って 網目電流 I1 (時計回り) を求めよ。
V1 = 12 V V2 = 9 V R1 = 6 Ω R2 = 6 Ω R3 = 8 Ω
I1 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 3 Ω + − VR1 R2 = 6 Ω R3 = 30 Ω + − V1 6 V R4 3 Ω A R5 6 Ω B + − V2 6 V I1 I2 I3 網目解析を使って 図の極性での R1 の両端電圧 VR1 を求めよ。
V1 = 6 V V2 = 6 V R1 = 3 Ω R2 = 6 Ω R3 = 30 Ω R4 = 3 Ω R5 = 6 Ω
VR1 = V
7. 重ね合わせの理 ふつう
R1 = 12 Ω IR1 R3 = 15 Ω + − V1 15 V R2 4 Ω A R4 3 Ω B Is 1 A 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 = 15 V Is = 1 A R1 = 12 Ω R2 = 4 Ω R3 = 15 Ω R4 = 3 Ω
IR1 = A
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 15 Ω R2 = 8 Ω R4 = 3 Ω + − V1 6 V R3 5 Ω IR3 A Is 6 A B + − V2 ? R3 を流れる電流 IR3 を 0 にする電圧源 V2 (極性は図のとおり)の値を求めよ。
V1 = 6 V Is = 6 A R1 = 15 Ω R2 = 8 Ω R3 = 5 Ω R4 = 3 Ω
V2 = V
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 2 Ω R3 = 3 Ω + − V1 6 V R2 12 Ω A a b
ノートン電流 IN を求めよ:端子を短絡したとき a から b へ流れる電流。
V1 = 6 V R1 = 2 Ω R2 = 12 Ω R3 = 3 Ω
IN = A
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 6 Ω R3 = 4 Ω + − V1 18 V R2 25 Ω A Is 4 A B a b ノートン電流 IN を求めよ:端子を短絡したとき a から b へ流れる電流。
V1 = 18 V Is = 4 A R1 = 6 Ω R2 = 25 Ω R3 = 4 Ω
IN = A
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
+ − Vs 12 V t = 0 R = 68 Ω L 100 mH i(t) 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 = 1 ms における電流 i を求めよ。
Vs = 12 V R = 68 Ω L = 100 mH t = 1 ms
i = A
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 30 V t = 0 で開く R1 = 3.3 kΩ R2 = 10 kΩ C 47 µF + − vC
スイッチは長い間閉じていたので、回路は定常状態にある。t = 0 にスイッチが開く。 t = 150 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 30 V R1 = 3.3 kΩ R2 = 10 kΩ C = 47 µF t = 150 ms
vC = V
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
100 V 200 Hz R = 25 Ω L = 200 mH C = 100 µF I 直列 RLC 回路を 100 V(実効値)、200 Hz の電源に接続する。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 100 V (rms) f = 200 Hz R = 25 Ω L = 200 mH C = 100 µF
I = A
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
10 V 100 Hz R = 25 Ω L = 250 mH C = 47 µF + − VC 直列 RLC 回路を 10 V(実効値)、100 Hz の電源に接続する。 コンデンサの両端電圧の実効値 VC を求めよ。
V = 10 V (rms) f = 100 Hz R = 25 Ω L = 250 mH C = 47 µF
VC = V
15. 交流電力と力率 ふつう
インピーダンス Z = 16 + j12 Ω の負荷が 230 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 = 230 V Z = 16 + j12 Ω
S = VA
16. 交流電力と力率 むずかしい
10 V 1000 Hz Rs = 10 Ω Xs = j15 Ω ZL = ? 10 V(実効値)、1000 Hz の電源の内部インピーダンスは Zs = 10 + j15 Ω である。負荷インピーダンス ZL は自由に選べる。 最大電力を得る負荷を、抵抗とコンデンサの直列回路でつくる。静電容量 C を求めよ。
Vs = 10 V (rms) f = 1000 Hz Zs = 10 + j15 Ω
C = µF
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 690 V IL = 20 A cos φ = 0.88 遅れ 平衡三相負荷が、線間電圧 690 V の電源から線電流 20 A を流している。力率は遅れ 0.88 である。負荷が消費する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 690 V IL = 20 A cos φ = 0.88
P = kW
18. 三相電力 むずかしい
P = 80 kW φ1 S1 Q2 QC = ?
平衡三相負荷が、400 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.8 で 80 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。 コンデンサバンクが供給すべき全無効電力 QC を kvar で求めよ。
P = 80 kW pf1 = 0.8 pf2 = 0.95 VL = 400 V f = 60 Hz
QC = kvar
19. 変圧器 ふつう
RL = 15 Ω 5 1 600 V V2 I1 = ? I2 巻数比 N₁:N₂ = 5:1 の理想変圧器の一次巻線に 600 V を加える。二次巻線に 15 Ω の抵抗を接続する。一次電流 I1 を求めよ。
N1 :N2 = 5:1 V1 = 600 V RL = 15 Ω
I1 = A
20. 変圧器 むずかしい
単相 100 kVA の変圧器の鉄損は 300 W である。 定格負荷、遅れ力率 0.95 での効率は 96% である。全負荷銅損 Pcu,fl を W で求めよ。
S = 100 kVA Pcore = 300 W pf = 0.95 η = 96%
Pcu,fl = W
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout Rf = 2 kΩ R1 = 2 kΩ Vin = −0.1 V オペアンプは理想的で、±15 V 電源で動作する。 出力電圧 Vout を求めよ。
Vin = −0.1 V R1 = 2 kΩ Rf = 2 kΩ
Vout = V
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout R2 = 1 kΩ V1 = 0.2 V R1 = 4.7 kΩ V2 = 0.8 V R3 = 2 kΩ R4 = 10 kΩ オペアンプは理想的で、±15 V 電源で動作する。 抵抗の比はそろっていない。出力電圧 Vout を求めよ。
V1 = 0.2 V V2 = 0.8 V R1 = 4.7 kΩ R2 = 1 kΩ R3 = 2 kΩ R4 = 10 kΩ
Vout = V
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
RC = 470 Ω β = 150 VCC = 9 V RB = 390 kΩ β = 150 の NPN トランジスタが、電源 VCC = 9 V からベース抵抗 RB = 390 kΩ でバイアスされている。コレクタ抵抗は RC = 470 Ω 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–エミッタ間電圧 VCE を求めよ。
VCC = 9 V RB = 390 kΩ RC = 470 Ω β = 150 VBE = 0.7 V
VCE = V
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
RC = 220 Ω β = 80 IC = ? VCC = 24 V 5 V RB = 47 kΩ β = 80 の NPN トランジスタが、VCC = 24 V とコレクタの間に接続された 220 Ω 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 = 47 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 = 24 V RC = 220 Ω β = 80 Vin = 5 V VBE = 0.7 V VCE(sat) = 0.2 V RB = 47 kΩ
IC = mA
25. 記数法 ふつう
8 ビットの 2 の補数 0 −128 0 64 0 32 0 16 0 8 0 4 0 2 0 1
8 ビットの 2 の補数で −93 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 = −93 8 bit
U =
26. 記数法 むずかしい
1728 個の符号、b = ? ビット ? 2ᵇ⁻¹ … ? 4 ? 2 ? 1
あるシステムで、1728 個の項目それぞれに同じ長さの固有の 2 進コードを割り当てます。必要なビット数 b は最小でいくつですか?
1728
b = bit
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
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1
このカルノー図には、隣り合う 1 をもたない 1 がちょうど 1 つあり、最小の SOP 形では 1 セルのグループ(4 リテラルの完全な最小項)のままです。図の端をまたぐ隣接も数えます。そのセルをクリックしてください。
F = Σm(0, 1, 5, 6, 8, 10, 11, 13)
1 AB = 00, CD = 00 2 AB = 00, CD = 01 3 AB = 00, CD = 11 4 AB = 00, CD = 10 5 AB = 01, CD = 00 6 AB = 01, CD = 01 7 AB = 01, CD = 11 8 AB = 01, CD = 10 9 AB = 11, CD = 00 10 AB = 11, CD = 01 11 AB = 11, CD = 11 12 AB = 11, CD = 10 13 AB = 10, CD = 00 14 AB = 10, CD = 01 15 AB = 10, CD = 11 16 AB = 10, CD = 10 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
FF Q0 Q0 FF Q1 Q1 FF Q2 Q2 FF Q3 Q3 FF Q4 Q4 FF Q5 Q5 CLK MOD-50 mod-50 カウンタが、最小個数のフリップフロップでつくられています。使われない状態 U はいくつありますか?
N = 50
U =
29. ラプラス変換 ふつう
F(s) = (3s + 37)/(s² + 6s + 25) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (3s + 37)/(s² + 6s + 25) t = 0.4 s
f(0.4) =
30. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.2 y(0.2) = ? ある系が y″ + 7y′ + 12y = 48·u(t) に従い、y(0) = 4、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.2) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 48·u(t) y(0) = 4 y′(0) = 0 u(t) = 1 t = 0.2 s
y(0.2) =
31. ブロック線図 ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 28/(s(s + 9)) である。基準入力はランプ r(t) = 5·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 28/(s(s + 9)) r(t) = 5·t
ess =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 28 コントローラ + D(s) + 6 s + 3 プラント C(s) − 比例コントローラ K = 28 が、プラント G(s) = 6/(s + 3) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 2 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 28 G(s) = 6/(s + 3) D = 2 R = 0
css =
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 21.5/(s² + 5s + 43) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 21.5/(s² + 5s + 43)
ωn = rad/s
34. ステップ応答 むずかしい
k = 400 N/m c = 25 N·s/m m = 2.5 kg F = 100 N x(t) 質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 25 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 = 100 N を突然加える。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 2.5 kg k = 400 N/m c = 25 N·s/m F = 100 N
%OS = %
35. ボード線図と余裕 ふつう
vin R = 10 Ω L = 2.2 mH vout 図の RL ハイパスフィルタ は R = 10 Ω, L = 2.2 mH です。140 Hz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout /vin | を dB で求めよ。
R = 10 Ω L = 2.2 mH f = 140 Hz
|H| = dB
36. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 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 + 2)(s + 10)) である。 ゲイン余裕が 6 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10)) GM = 6 dB
K =
37. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + 50 1 s(s + 2)(s + 4) C(s) + 図のループは正帰還で、L(s) = 50/(s(s + 2)(s + 4)) 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) = 50/(s(s + 2)(s + 4))
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 + 5)) 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 + 5)) ζ = 0.4
K =
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
プロセス G(s) = 5/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 1 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) = 5/(1s + 1) K = 1
ess = %
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + Kp + Ki /s 10 s + 1 C(s) − 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) = 10/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 1) ωₙ = 4 rad/s ζ = 0.7
Ki =