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 = 30 VR1 = 4 ΩR2 = 8 ΩR3 = 15 ΩR4 = 6 Ω
Req = Ω
2.抵抗の直列・並列むずかしい
電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 5 VR1 = 4 ΩR2 = 3 ΩR3 = 3 ΩR4 = 8 ΩR5 = 15 ΩR6 = 5 Ω
IR1 = A
3.節点解析ふつう
節点解析を使って 節点電圧 VA(接地基準) を求めよ。
V1 = 15 VIs = 2.5 AR1 = 8 ΩR2 = 3 ΩR3 = 8 ΩR4 = 3 Ω
VA = V
4.節点解析むずかしい
電流源を、A の節点電圧が VA = 29.5 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 = 36 VR1 = 8 ΩR2 = 30 ΩR3 = 12 ΩR4 = 12 ΩVA = 29.5 V
Is = A
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 網目電流 I2(時計回り) を求めよ。
V1 = 15 VV2 = 24 VR1 = 5 ΩR2 = 2 ΩR3 = 20 Ω
I2 = A
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 網目電流 I1(時計回り) を求めよ。
V1 = 10 VV2 = 9 VR1 = 6 ΩR2 = 6 ΩR3 = 25 ΩR4 = 3 ΩR5 = 6 Ω
I1 = A
7.重ね合わせの理ふつう
R3 を流れる電流 IR3 を 0 にする電流源 Is(向きは図のとおり)の値を求めよ。
V1 = 12 VR1 = 4 ΩR2 = 2 ΩR3 = 2 ΩR4 = 10 Ω
Is = 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 R4 を流れる電流 IR4 を求めよ。
V1 = 30 VIs = 1 AV2 = 10 VR1 = 6 ΩR2 = 8 ΩR3 = 25 ΩR4 = 25 Ω
IR4 = A
9.テブナン・ノートンふつう
端子 a–b から見たテブナン電圧 Vth を求めよ。
V1 = 12 VR1 = 5 ΩR2 = 20 ΩR3 = 20 Ω
Vth = V
10.テブナン・ノートンむずかしい
a–b 間に負荷 RL = 12 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 = 10 VIs = 2 AR1 = 2 ΩR2 = 15 ΩR3 = 3 ΩRL = 12 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。 スイッチを閉じてからどれだけ後に、電流が最終値の 95% に達するか。t を求めよ。
Vs = 10 VR = 50 ΩL = 100 mH
t = ms
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 19.2 V に達するまでの時間はいくらか。t を求めよ。
Vs = 24 VR = 4.7 kΩC = 68 µFvC(0) = 8 V
t = ms
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
L = 200 mH の直列 RLC 回路を 100 Hz で共振させなければならない。必要な静電容量 C を求めよ。
f0 = 100 HzL = 200 mH
C = µF
14.交流インピーダンスとフェーザむずかしい
直列 RLC 回路を、周波数を回路の共振周波数に設定した 12 V(実効値)の電源で駆動する。コイルの両端の電圧の実効値 VL を求めよ。
V = 12 V (rms)R = 10 ΩL = 10 mHC = 2.2 µF
VL = V
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 0.6 の 9 kW の負荷と、5 kW のヒーター(力率 1)。 電源から流れる全電流 I を求めよ。
V = 240 VP1 = 9 kW, pf1 = 0.6 遅れP2 = 5 kW, pf2 = 1
I = A
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 0.8 で 26 kW を消費する。150 µF のコンデンサを負荷と並列に接続する。 電源から見た新しい力率 cos φ を求めよ。
P = 26 kWpf1 = 0.8V = 230 Vf = 50 HzC = 150 µF
cos φ =
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 Y 結線負荷が、線間電圧 415 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 = 415 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)、50 Hz の電源から遅れ力率 0.65 で 250 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 0.9 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 = 250 kWpf1 = 0.65pf2 = 0.9VL = 480 Vf = 50 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
単相 100 kVA、7200/240 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 = 7200 VV2 = 240 V
IHV = A
20.変圧器むずかしい
単相 75 kVA の変圧器の鉄損は 600 W、定格負荷での銅損は 1200 W である。 この変圧器が定格 kVA の 25% を遅れ力率 0.8 で供給している。この負荷での全損失 Ploss を W で求めよ。
S = 75 kVAPcore = 600 WPcu,fl = 1200 Wx = 0.25pf = 0.8
Ploss = W
21.オペアンプ回路ふつう
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 = 2 VRa = 10 kΩRb = 22 kΩR1 = 10 kΩRf = 10 kΩ
Vout = V
22.オペアンプ回路むずかしい
2 つの理想オペアンプ段が縦続接続されている:反転増幅器(R1、Rf1)の後に非反転増幅器(接地側に R2、帰還側に Rf2)が続く。どちらも ±15 V 電源で動作する。 全体の電圧利得 Av = Vout/Vin を求めよ。
R1 = 1 kΩRf1 = 4.7 kΩR2 = 4.7 kΩRf2 = 4.7 kΩ
Av =
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、VCC = 15 V から分圧バイアスされている:VCC とベースの間に R₁ = 47 kΩ、ベースと接地の間に R₂ = 6.8 kΩ。コレクタ抵抗は RC = 1 kΩ、エミッタ抵抗は RE = 1.5 kΩ である。VBE = 0.7 V とし、分圧回路のテブナン等価回路を用いよ(ベース電流は無視しない)。 コレクタ電流 IC を mA で求めよ。
VCC = 15 VR1 = 47 kΩR2 = 6.8 kΩRC = 1 kΩRE = 1.5 kΩβ = 120
IC = mA
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
5.6 V のツェナーレギュレータに 330 Ω の直列抵抗があります。入力は 30 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 = 30 VVZ = 5.6 VR = 330 Ω
PZ,max = mW
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −23 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 = −238 bit
U =
26.記数法むずかしい
ビットを 0110 1110 >> 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?
0110 1110>> 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(0, 3, 4) の最小の積和形(SOP)を求めてください。リテラル L は合計でいくつ含まれますか(プライム付きの変数も 1 つのリテラルと数えます)?
F(A, B, C) = Σm(0, 3, 4)
L =
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
d はドントケア条件を表します。F(A, B, C, D) = Σm(3, 4, 5, 7, 8, 11, 13) + d(6, 9, 15) の最小の SOP 形を求めてください。リテラル L はいくつ含まれますか?
F(A, B, C, D) = Σm(3, 4, 5, 7, 8, 11, 13) + d(6, 9, 15)
L =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 11)/(s² + 6s + 34) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (3s + 11)/(s² + 6s + 34)t = 0.25 s
f(0.25) =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 18y = 54·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.2) を求めよ。
y″ + 9y′ + 18y = 54·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 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) = 18/(s(s + 7)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 18/(s(s + 7))r(t) = 2·t
ess =
32.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 4)(s + 10)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 4)(s + 10))単位負帰還
Kmax =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 43.5/(s² + 14s + 87) 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) = 43.5/(s² + 14s + 87)
ts = s
34.ステップ応答むずかしい
R = 175 Ω、L = 100 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 175 ΩL = 100 mHC = 4.7 µFV = 5 V
vC,max = V
35.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 4.7 kΩ, C = 1 nF です。17 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 = 4.7 kΩC = 1 nFf = 17 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) = 20/(s(s + 2)(s + 4)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 20/(s(s + 2)(s + 4))
GM = dB
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 3)(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 + 3)(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
単位フィードバックのループで L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5))
σa =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 2)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 4 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 10))ess = 4 %
K =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 8 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 1))Kp = 8ζ = 0.9
Kd = s