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 = 12 ΩR2 = 15 ΩR3 = 15 ΩR4 = 8 Ω
IR2 = A
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 = 10 VR1 = 4 ΩR2 = 30 ΩR3 = 6 ΩR4 = 15 ΩR5 = 3 ΩR6 = 6 Ω
Req = Ω
3.節点解析ふつう
節点解析を使って 節点電圧 VB(接地基準) を求めよ。
V1 = 10 VIs = 1.5 AR1 = 3 ΩR2 = 15 ΩR3 = 15 ΩR4 = 5 Ω
VB = V
4.節点解析むずかしい
節点解析を使って 矢印の向きに R4 を流れる電流 IR4 を求めよ。
V1 = 12 VIs = 5 AV2 = 12 VR1 = 15 ΩR2 = 6 ΩR3 = 10 ΩR4 = 3 ΩR5 = 15 Ω
IR4 = A
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 図の極性での R2 の両端電圧 VR2 を求めよ。
V1 = 12 VV2 = 12 VR1 = 4 ΩR2 = 5 ΩR3 = 6 Ω
VR2 = V
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 = 36 VV2 = 5 VR1 = 20 ΩR2 = 25 ΩR3 = 8 ΩR4 = 10 ΩR5 = 12 Ω
I2 = 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 = 24 VR1 = 4 ΩR2 = 4 ΩR3 = 5 ΩR4 = 3 Ω
Is = A
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 = 18 mA。V1 を 2 倍にし、他の 2 つはそのままのとき I = 23.5 mA。Is の向きを逆にし、他の 2 つはそのままのとき I = 16 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 = 18 mA2·V1: I = 23.5 mA−Is: I = 16 mA
I = mA
9.テブナン・ノートンふつう
a–b 間に負荷 RL = 8 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 = 18 VR1 = 10 ΩR2 = 3 ΩR3 = 8 ΩRL = 8 Ω
IL = A
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 = 12 VIs = 3 AR1 = 3 ΩR2 = 15 ΩR3 = 12 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 = 1 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 = 15 VR = 50 ΩL = 22 mHt = 1 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 20 V に充電されている。 vC が 23.2 V に達するまでの時間はいくらか。t を求めよ。
Vs = 24 VR = 1 kΩC = 68 µFvC(0) = 20 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 24 V(実効値)、200 Hz の電源に接続する。 インピーダンスの位相角 φ を度で求めよ(電流が電圧より遅れるとき正)。
V = 24 V (rms)f = 200 HzR = 50 ΩL = 20 mHC = 47 µF
φ = °
14.交流インピーダンスとフェーザむずかしい
直列 RLC 回路の R = 10 Ω、L = 200 mH、C = 1 µF である。 帯域幅 B(半電力周波数の間の帯域の幅)を Hz で求めよ。
R = 10 ΩL = 200 mHC = 1 µF
B = Hz
15.交流電力と力率ふつう
単相モーターが 400 V の電源から、遅れ力率 0.8 で 22 kW を消費する。 線電流 I を求めよ。
P = 22 kWpf = 0.8V = 400 V
I = A
16.交流電力と力率むずかしい
単相負荷が 240 V、60 Hz の電源から遅れ力率 0.6 で 15 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 = 15 kWpf1 = 0.6pf2 = 0.9V = 240 Vf = 60 Hz
Inew = A
17.三相電力ふつう
三相誘導電動機が全負荷で 7.5 kW の機械出力を出している。この負荷での効率は 90%、力率は遅れ 0.86 である。電源の線間電圧は 400 V である。線電流 IL を求めよ。
Pout = 7.5 kWη = 90%cos φ = 0.86VL = 400 V
IL = A
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、415 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.78 で 75 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 = 75 kWpf1 = 0.78pf2 = 0.98VL = 415 Vf = 60 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
巻数比 N₁:N₂ = 10:1 の理想変圧器の一次巻線に 2300 V を加える。二次巻線に 24 Ω の抵抗を接続する。一次電流 I1 を求めよ。
N1:N2 = 10:1V1 = 2300 VRL = 24 Ω
I1 = A
20.変圧器むずかしい
単相 50 kVA の変圧器の鉄損は 300 W、定格負荷での銅損は 600 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 = 300 WPcu,fl = 600 W
Sη,max = kVA
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。 出力電圧 Vout を求めよ。
V1 = 2.3 VV2 = 0.7 VR1 = R3 = 47 kΩR2 = R4 = 100 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 = 47 kΩRf1 = 100 kΩR2 = 10 kΩRf2 = 100 kΩ
Av =
23.ダイオードとトランジスタふつう
β = 150 の NPN トランジスタが、VCC = 18 V から分圧バイアスされている:VCC とベースの間に R₁ = 39 kΩ、ベースと接地の間に R₂ = 15 kΩ。コレクタ抵抗は RC = 1.5 kΩ、エミッタ抵抗は RE = 470 Ω 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–エミッタ間電圧 VCE を求めよ。
VCC = 18 VR1 = 39 kΩR2 = 15 kΩRC = 1.5 kΩRE = 470 Ωβ = 150
VCE = V
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
β = 200 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 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 を通して駆動される。VBE = 0.7 V、VCE(sat) = 0.2 V とする。 トランジスタをちょうど飽和させることのできる最大のベース抵抗 RB を kΩ で求めよ。
VCC = 5 VRC = 220 Ωβ = 200Vin = 5 VVBE = 0.7 VVCE(sat) = 0.2 V
RB = kΩ
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −110 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 = −1108 bit
U =
26.記数法むずかしい
あるシステムで、3264 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?
3264
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
カルノー図を使って F(A, B, C) = Σm(0, 1, 3, 5, 6, 7) 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(0, 1, 3, 5, 6, 7)
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
d はドントケア条件を表します。F(A, B, C, D) = Σm(1, 3, 4, 5, 8, 9, 11, 14) + d(7, 12) の最小の SOP 形を求めてください。積項 N はいくつありますか?
F(A, B, C, D) = Σm(1, 3, 4, 5, 8, 9, 11, 14) + d(7, 12)
N =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 15)/(s² + 8s + 15) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−5t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (2s + 15)/(s² + 8s + 15)
A =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 4y′ + 20y = 9u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.2 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.2) を求めよ。
y″ + 4y′ + 20y = 9ut = 0.2 s
g(0.2) =
31.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 11(s + 1)/((s + 4)(s + 8)) である。基準入力に大きさ 1 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 11(s + 1)/((s + 4)(s + 8))R = 1
ess =
32.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 21 が、プラント G(s) = 9/(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 10 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 21G(s) = 9/(s + 3)D = 10R = 0
css =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 96/(s² + 8s + 96) 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) = 96/(s² + 8s + 96)
ts = s
34.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 5)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 30 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 5))%OS = 30 %
K =
35.ボード線図と余裕ふつう
ω = 30 rad/s における G(s) = 27(s + 3)/(s(s + 5)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 27(s + 3)/(s(s + 5))ω = 30 rad/s
∠G(jω) = °
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 + 8)) である。 ゲイン余裕が 15 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 8))GM = 15 dB
K =
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 2)/((s − 4)(s + 2)) は s = 4 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 2)/((s − 4)(s + 2))
Kmin =
38.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 2)(s + 3)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 3))s = −0.5
K =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 5(s + 1)/(s(s + 1)(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) = 5(s + 1)/(s(s + 1)(s + 4))r(t) = 3t
ess =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 10)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 1/(s(s + 10))K = 50
%OS = %