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 = 15 VR1 = 12 ΩR2 = 12 ΩR3 = 8 ΩR4 = 10 Ω
Req = Ω
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 = 20 ΩR2 = 8 ΩR3 = 6 ΩR4 = 10 ΩR5 = 4 ΩR6 = 3 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 R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 30 VIs = 2.5 AR1 = 20 ΩR2 = 5 ΩR3 = 15 ΩR4 = 10 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 = 17 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 = 15 VR1 = 10 ΩR2 = 25 ΩR3 = 5 ΩR4 = 25 ΩVA = 17 V
Is = A
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 = 9 VV2 = 10 VR1 = 20 ΩR2 = 3 ΩR3 = 6 Ω
VR1 = V
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 網目電流 I3(時計回り) を求めよ。
V1 = 5 VV2 = 9 VR1 = 15 ΩR2 = 8 ΩR3 = 5 ΩR4 = 20 ΩR5 = 4 Ω
I3 = A
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 = 18 VIs = 1.5 AR1 = 4 ΩR2 = 12 ΩR3 = 8 ΩR4 = 10 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 図の極性での R3 の両端電圧 VR3 を求めよ。
V1 = 9 VIs = 5 AV2 = 12 VR1 = 5 ΩR2 = 8 ΩR3 = 20 ΩR4 = 3 Ω
VR3 = V
9.テブナン・ノートンふつう
a–b 間に負荷 RL = 15 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 = 12 VR1 = 15 ΩR2 = 2 ΩR3 = 15 ΩRL = 15 Ω
IL = A
10.テブナン・ノートンむずかしい
a–b 間に負荷 RL = 8 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 = 24 VIs = 0.5 AR1 = 5 ΩR2 = 2 ΩR3 = 20 ΩRL = 8 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 = 15 ms におけるコイルの電圧 vL を求めよ。
Vs = 24 VR = 10 ΩL = 150 mHt = 15 ms
vL = V
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 18 V に充電されている。 t = 500 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 9 VR = 3.3 kΩC = 100 µFvC(0) = 18 Vt = 500 ms
vC = V
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
C = 10 µF の直列 RLC 回路を 60 Hz で共振させなければならない。必要なインダクタンス L を求めよ。
f0 = 60 HzC = 10 µF
L = mH
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 120 V(実効値)、60 Hz の電源に接続する。 回路の共振周波数 f0 を求めよ。
V = 120 V (rms)f = 60 HzR = 60 ΩL = 20 mHC = 22 µF
f0 = Hz
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 120 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 = 120 VZ = 12 + j9 Ω
S = VA
16.交流電力と力率むずかしい
単相負荷が 400 V、60 Hz の電源から遅れ力率 0.65 で 5 kW を消費する。並列にコンデンサをつないで力率を 0.95 に改善する。 新しい線電流 Inew を求めよ。
P = 5 kWpf1 = 0.65pf2 = 0.95V = 400 Vf = 60 Hz
Inew = A
17.三相電力ふつう
平衡三相負荷が、線間電圧 208 V の電源から線電流 150 A を流している。力率は遅れ 0.85 である。負荷が消費する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 208 VIL = 150 Acos φ = 0.85
P = kW
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 0.8 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 0.98 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 = 0.98VL = 400 Vf = 60 Hz
QC = kvar
19.変圧器ふつう
単相 50 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。低圧巻線の電流 ILV を求めよ。
S = 50 kVAV1 = 7200 VV2 = 240 V
ILV = A
20.変圧器むずかしい
単相 250 kVA の変圧器の鉄損は 2000 W である。 定格負荷、遅れ力率 0.9 での効率は 98.2% である。全負荷銅損 Pcu,fl を W で求めよ。
S = 250 kVAPcore = 2000 Wpf = 0.9η = 98.2%
Pcu,fl = 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。出力は ±12 V で飽和する。 非反転増幅器を正弦波で駆動する。出力がクリップしない最大の入力振幅 Vin,max(最大値)を求めよ。
R1 = 2 kΩRf = 22 kΩVsat = ±12 V
Vin,max = 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 = 10 kΩRf1 = 100 kΩR2 = 47 kΩRf2 = 22 kΩ
Av =
23.ダイオードとトランジスタふつう
β = 75 の NPN トランジスタが、電源 VCC = 10 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 = 2.7 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 = 10 VRB = 330 kΩRC = 2.7 kΩβ = 75VBE = 0.7 V
IC = mA
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
β = 100 の NPN トランジスタが、VCC = 5 V とコレクタの間に接続された 330 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 3.3 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 10 倍に設計する。RB を kΩ で求めよ。
VCC = 5 VRC = 330 Ωβ = 100Vin = 3.3 VVBE = 0.7 VVCE(sat) = 0.2 Vオーバードライブ係数 = 10
RB = kΩ
25.記数法ふつう
−75 を 8 ビットの 2 の補数パターンで表しなさい。そのパターンを符号なし 2 進数として読むと、10 進数での値 U はいくつですか?
N = −758 bit
U =
26.記数法むずかしい
ビットを 1011 1101 >> 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?
1011 1101>> 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, 1, 4, 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, 1, 4, 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
d はドントケア条件を表します。F(A, B, C, D) = Σm(2, 5, 9, 11, 13, 15) + d(0, 6, 7, 14) 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(2, 5, 9, 11, 13, 15) + d(0, 6, 7, 14)
L =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = 15/(s(s + 1)(s + 2)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = 15/(s(s + 1)(s + 2))t = 0.75 s
f(0.75) =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 6y = 12·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(1.2) を求めよ。
y″ + 7y′ + 6y = 12·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 1.2 s
y(1.2) =
31.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 8(s + 5)/((s + 1)(s + 4)) である。基準入力に大きさ 5 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 8(s + 5)/((s + 1)(s + 4))R = 5
ess =
32.ブロック線図むずかしい
G₁ = 20/(s + 1)、G₂ = 7/(s + 1)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.5 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 20/(s + 1)G₂ = 7/(s + 1)H₁ = 0.5H₂ = 0.5
T(0) =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 98/(s² + 9s + 98) 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) = 98/(s² + 9s + 98)
ωn = rad/s
34.ステップ応答むずかしい
質量 m = 10 kg のおもりが、ばね定数 k = 100 N/m のばねと粘性ダンパ c = 38 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。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 10 kgk = 100 N/mc = 38 N·s/mF = 100 N
ζ =
35.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 3.3 kΩ, C = 100 nF です。960 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 = 3.3 kΩC = 100 nFf = 960 Hz
|H| = dB
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 + 3)(s + 7)) である。 ゲイン余裕が 12 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 7))GM = 12 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 + 3)(s + 10)) です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10))
Kmax =
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 + 10)/((s + 2)(s + 1)(s + 8)(s + 4)) 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 + 10)/((s + 2)(s + 1)(s + 8)(s + 4))
σa =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5/(s(s + 4)(s + 10)) 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) = 5/(s(s + 4)(s + 10))r(t) = 2 + 5t
ess =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 4)) を制御しています。 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) = 5/(s(s + 4))K = 20
ts = s