1.抵抗の直列・並列ふつう
R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 10 VR1 = 8 ΩR2 = 5 ΩR3 = 2 ΩR4 = 4 Ω
IR2 = A
2.抵抗の直列・並列むずかしい
R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 24 VR1 = 6 ΩR2 = 30 ΩR3 = 3 ΩR4 = 6 ΩR5 = 15 ΩR6 = 10 Ω
IR2 = A
3.節点解析ふつう
節点解析を使って 矢印の向きに R3 を流れる電流 IR3 を求めよ。
V1 = 10 VIs = 1 AR1 = 6 ΩR2 = 4 ΩR3 = 6 ΩR4 = 5 Ω
IR3 = A
4.節点解析むずかしい
A と B の間の電圧源 Vₛ は + 端子が B にあるので、VB − VA = Vₛ となります。 スーパーノードを用いた節点解析で 節点電圧 VA(接地基準) を求めよ。
V1 = 24 VIs = 2.5 AVs = 8 VR1 = 30 ΩR2 = 2 ΩR3 = 8 Ω
VA = V
5.網目解析ふつう
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 VV2 = 15 VR1 = 4 ΩR2 = 10 ΩR3 = 10 Ω
VR1 = V
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 図の極性での R3 の両端電圧 VR3 を求めよ。
V1 = 36 VV2 = 6 VR1 = 25 ΩR2 = 10 ΩR3 = 15 ΩR4 = 20 ΩR5 = 10 Ω
VR3 = 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 R2 の両端電圧 VR2 を求めよ。
V1 = 24 VIs = 3 AR1 = 15 ΩR2 = 5 ΩR3 = 12 ΩR4 = 6 Ω
VR2 = V
8.重ね合わせの理むずかしい
線形抵抗回路に 3 つの独立電源 V1、V2、Is がある。負荷を流れる電流 I を 3 回測定した。すべての電源が通常の値のとき I = 23.5 mA。V1 を 2 倍にし、他の 2 つはそのままのとき I = 24 mA。Is の向きを逆にし、他の 2 つはそのままのとき I = 1.5 mA。V2 を止め、V1 と Is が通常の値のときの負荷電流 I を求めよ。
通常: I = 23.5 mA2·V1: I = 24 mA−Is: I = 1.5 mA
I = mA
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 = 9 VR1 = 6 ΩR2 = 10 ΩR3 = 2 Ω
Vth = V
10.テブナン・ノートンむずかしい
a–b 間に負荷 RL = 2 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 = 6 VIs = 2 AR1 = 3 ΩR2 = 3 ΩR3 = 5 ΩRL = 2 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 = 20 ms におけるコイルの電圧 vL を求めよ。
Vs = 10 VR = 15 ΩL = 150 mHt = 20 ms
vL = V
12.RC・RL 過渡現象むずかしい
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 = 80 ms で R2 を流れる電流 i2 を求めよ。
Vs = 30 VR1 = 10 kΩR2 = 4.7 kΩC = 22 µFt = 80 ms
i2 = mA
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
直列 RLC 回路を 230 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 = 230 V (rms)f = 200 HzR = 80 ΩL = 20 mHC = 4.7 µF
I = A
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 10 V(実効値)、100 Hz の電源に接続する。 回路の共振周波数 f0 を求めよ。
V = 10 V (rms)f = 100 HzR = 20 ΩL = 50 mHC = 100 µF
f0 = Hz
15.交流電力と力率ふつう
単相モーターが 240 V の電源から、遅れ力率 0.65 で 33 kW を消費する。 モーターの無効電力 Q を求めよ。
P = 33 kWpf = 0.65V = 240 V
Q = kvar
16.交流電力と力率むずかしい
150 kVA の単相変圧器が、遅れ力率 0.75 で 50 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 = 150 kVAP1 = 50 kWpf1 = 0.75
ΔP = kW
17.三相電力ふつう
三相誘導電動機が全負荷で 45 kW の機械出力を出している。この負荷での効率は 94%、力率は遅れ 0.88 である。電源の線間電圧は 690 V である。線電流 IL を求めよ。
Pout = 45 kWη = 94%cos φ = 0.88VL = 690 V
IL = A
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 0.8 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 0.95 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 = 250 kWpf1 = 0.8pf2 = 0.95VL = 480 Vf = 50 Hz
QC = kvar
19.変圧器ふつう
巻数比 N₁:N₂ = 4:1 の理想変圧器の二次巻線に 16 Ω の抵抗を接続する。一次巻線から見た抵抗 R1′ を求めよ。
N1:N2 = 4:1RL = 16 Ω
R1′ = Ω
20.変圧器むずかしい
単相 100 kVA の変圧器の鉄損は 600 W である。 定格負荷、遅れ力率 0.95 での効率は 98.2% である。全負荷銅損 Pcu,fl を W で求めよ。
S = 100 kVAPcore = 600 Wpf = 0.95η = 98.2%
Pcu,fl = W
21.オペアンプ回路ふつう
差動増幅器は ±15 V 電源の理想オペアンプを使い、R3 = R1、R4 = R2 である。 反転入力の電圧 V− を求めよ。
V1 = 2 VV2 = 2.6 VR1 = R3 = 47 kΩR2 = R4 = 22 kΩ
V− = V
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 = −1.1 VV2 = 1.3 VR1 = 1 kΩR2 = 47 kΩRf = 4.7 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 = 15 V からベース抵抗 RB = 330 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–エミッタ間電圧 VCE を求めよ。
VCC = 15 VRB = 330 kΩRC = 2.2 kΩβ = 120VBE = 0.7 V
VCE = V
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
β = 150 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 470 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 を通して駆動される。VBE = 0.7 V、VCE(sat) = 0.2 V とする。 確実にスイッチングさせるため、ベース電流を飽和に必要な最小値の 4 倍に設計する。RB を kΩ で求めよ。
VCC = 24 VRC = 470 Ωβ = 150Vin = 5 VVBE = 0.7 VVCE(sat) = 0.2 Vオーバードライブ係数 = 4
RB = kΩ
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −15 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 = −158 bit
U =
26.記数法むずかしい
非圧縮の画像が 512 × 512 ピクセル、1 ピクセルあたり 16 ビットです。必要なメモリ M は何 KiB(1 KiB = 1024 バイト)ですか?
512 × 512 px16 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
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, 5, 6) 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, 5, 6)
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
正エッジトリガの T フリップフロップが Q = 0 から始まり、図の入力を受け取ります。Q が 1 から 0 に戻る最初のクロックエッジをクリックしてください。
Q₀ = 0T
- 1クロックエッジ 1
- 2クロックエッジ 2
- 3クロックエッジ 3
- 4クロックエッジ 4
- 5クロックエッジ 5
- 6クロックエッジ 6
- 7クロックエッジ 7
- 8クロックエッジ 8
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 27)/(s² + 12s + 35) である。その逆変換は f(t) = A·e−5t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (3s + 27)/(s² + 12s + 35)
A =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 12y = 36·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 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.3) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 36·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.3 s
y(0.3) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 1/(s + 3) には、ゲイン H₁ = 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 = 15 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) = 1/(s + 3)H₁ = 5K = 15
T(0) =
32.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 2)(s + 5)(s + 7)) 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 + 2)(s + 5)(s + 7))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) = 27/(s² + 8s + 27) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 27/(s² + 8s + 27)
ζ =
34.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 160/(s(s + 10)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 160/(s(s + 10))
ts = s
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 = 20 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 0.22 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 20 ΩL = 10 mHC = 0.22 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) = 40/(s(s + 2)(s + 8)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 40/(s(s + 2)(s + 8))
ω180 = rad/s
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは正帰還で、L(s) = 10/(s(s + 1)(s + 5)) 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) = 10/(s(s + 1)(s + 5))
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 + 9)/(s(s + 7)) の根軌跡は、s = 0 と s = −7 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 9)/(s(s + 7))
si =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 4t(ステップとランプの和)が、G(s) = 2/(s(s + 2)(s + 4)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 2)(s + 4))r(t) = 10 + 4t
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) = 2/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 1)ωₙ = 4 rad/sζ = 1
Kp =