1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 2 Ω R3 = 5 Ω + − V1 6 V R2 4 Ω A R4 3 Ω B
電源 V1 から見た合成抵抗 Req を求めよ。
V1 = 6 V R1 = 2 Ω R2 = 4 Ω R3 = 5 Ω R4 = 3 Ω
Req = Ω
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 25 Ω R3 = 10 Ω R5 = 4 Ω + − V1 15 V R2 30 Ω IR2 A R4 8 Ω B R6 4 Ω R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 15 V R1 = 25 Ω R2 = 30 Ω R3 = 10 Ω R4 = 8 Ω R5 = 4 Ω R6 = 4 Ω
IR2 = A
3. 節点解析 ふつう
R1 = 20 Ω IR1 R3 = 3 Ω + − V1 30 V R2 4 Ω A R4 3 Ω B Is 1 A 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 V Is = 1 A R1 = 20 Ω R2 = 4 Ω R3 = 3 Ω R4 = 3 Ω
IR1 = A
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 3 Ω IR1 R2 = 12 Ω R4 = 3 Ω + − V1 9 V R3 6 Ω A R5 25 Ω B Is 1.5 A + − V2 9 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 = 9 V Is = 1.5 A V2 = 9 V R1 = 3 Ω R2 = 12 Ω R3 = 6 Ω R4 = 3 Ω R5 = 25 Ω
IR1 = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 10 Ω R2 = 4 Ω + − V1 30 V R3 6 Ω A + − V2 24 V I1 I2 網目解析を使って 網目電流 I2 (時計回り) を求めよ。
V1 = 30 V V2 = 24 V R1 = 10 Ω R2 = 4 Ω R3 = 6 Ω
I2 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 4 Ω R2 = 5 Ω R3 = 5 Ω + − V1 30 V R4 12 Ω A R5 30 Ω IR5 B + − V2 12 V I1 I2 I3 網目解析を使って 矢印の向きに R5 を流れる電流 IR5 を求めよ。
V1 = 30 V V2 = 12 V R1 = 4 Ω R2 = 5 Ω R3 = 5 Ω R4 = 12 Ω R5 = 30 Ω
IR5 = A
7. 重ね合わせの理 ふつう
線形抵抗回路に 1 つの電圧源 Vs と 1 つの電流源 Is がある。負荷抵抗を流れる電流 I を 2 回測定した:Vs = 15 V、Is = 3 mA のとき I = 3.3 mA、Vs = 5 V、Is = 5 mA のとき I = 1.5 mA。Vs = 2 V、Is = 6 mA のときの負荷電流 I を求めよ。
15 V, 3 mA → 3.3 mA 5 V, 5 mA → 1.5 mA Vs = 2 V, Is = 6 mA
I = mA
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 2 Ω R2 = 10 Ω + − VR2 R4 = 8 Ω + − V1 24 V R3 15 Ω A Is 6 A B + − V2 10 V 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 V Is = 6 A V2 = 10 V R1 = 2 Ω R2 = 10 Ω R3 = 15 Ω R4 = 8 Ω
VR2 = V
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 5 Ω R3 = 3 Ω + − V1 18 V R2 4 Ω A a b
端子 a–b から見たテブナン抵抗 Rth を求めよ。
V1 = 18 V R1 = 5 Ω R2 = 4 Ω R3 = 3 Ω
Rth = Ω
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 2 Ω R3 = 5 Ω + − V1 12 V R2 8 Ω A Is 1.5 A B RL 6 Ω IL a–b 間に負荷 RL = 6 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 V Is = 1.5 A R1 = 2 Ω R2 = 8 Ω R3 = 5 Ω RL = 6 Ω
IL = A
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
コイルには 0.5 A の定常電流が流れている。t = 0 にスイッチが R を通るループを閉じ、電源が切り離されるので、コイルの電流は R を通して減衰する。 t = 5 ms における電流 i を求めよ。
i(0) = 0.5 A R = 22 Ω L = 220 mH t = 5 ms
i = A
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 9 V R1 = 33 Ω R2 = 5 Ω t = 0 で閉じる L 47 mH i(t) R2 の両端のスイッチは長い間開いていたので、コイルの電流は定常である。t = 0 にスイッチが閉じて R2 を短絡する。 t = 0 からどれだけ後に、コイルの電流は 0.248 A に達するか。t を求めよ。
Vs = 9 V R1 = 33 Ω R2 = 5 Ω L = 47 mH
t = ms
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
120 V 200 Hz R = 60 Ω L = 100 mH C = 10 µF 直列 RLC 回路を 120 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 = 120 V (rms) f = 200 Hz R = 60 Ω L = 100 mH C = 10 µF
φ = °
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
12 V 500 Hz R = 30 Ω L = 150 mH C = 10 µF 直列 RLC 回路を 12 V(実効値)、500 Hz の電源に接続する。 回路の共振周波数 f0 を求めよ。
V = 12 V (rms) f = 500 Hz R = 30 Ω L = 150 mH C = 10 µF
f0 = 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 0.7 で 17 kW を消費する。 線電流 I を求めよ。
P = 17 kW pf = 0.7 V = 400 V
I = A
16. 交流電力と力率 むずかしい
100 kVA の単相変圧器が、遅れ力率 0.85 で 42 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 = 100 kVA P1 = 42 kW pf1 = 0.85
ΔP = kW
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 690 V IL = ? M 45 kW, η = 92% cos φ = 0.85 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 92%、力率は遅れ 0.85 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 kW η = 92% cos φ = 0.85 VL = 690 V
IL = A
18. 三相電力 むずかしい
P = 300 kW φ1 S1 Q2 QC = ?
平衡三相負荷が、480 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.75 で 300 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 = 300 kW pf1 = 0.75 pf2 = 0.98 VL = 480 V f = 60 Hz
QC = kvar
19. 変圧器 ふつう
巻数比 N₁:N₂ = 6:1 の理想変圧器の二次巻線に 50 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 = 6:1 RL = 50 Ω
R1′ = Ω
20. 変圧器 むずかしい
単相 500 kVA の変圧器の鉄損は 3000 W、定格負荷での銅損は 4500 W である。 効率が最大になる負荷 Sη,max を kVA で求めよ。
S = 500 kVA Pcore = 3000 W Pcu,fl = 4500 W
Sη,max = kVA
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout Rf = 22 kΩ R1 = 22 kΩ Vin = −0.7 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 = −0.7 V R1 = 22 kΩ Rf = 22 kΩ
Vout = V
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout C = 0.22 µF Vin = −0.5 V R = 4.7 kΩ 積分器は ±15 V 電源の理想オペアンプを使い、出力は ±13 V で飽和する。t = 0 に一定の入力 Vin = −0.5 V が加えられたとき、コンデンサは充電されていない。 t = 2 ms での出力電圧 Vout を求めよ。
Vin = −0.5 V R = 4.7 kΩ C = 0.22 µF Vsat = ±13 V t = 2 ms
Vout = V
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
RC = 1 kΩ β = 100 RE = 680 Ω VCC = 18 V R1 = 33 kΩ R2 = 22 kΩ β = 100 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 = 33 kΩ、ベースと接地の間に R₂ = 22 kΩ。コレクタ抵抗は RC = 1 kΩ、エミッタ抵抗は RE = 680 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 V R1 = 33 kΩ R2 = 22 kΩ RC = 1 kΩ RE = 680 Ω β = 100
VCE = V
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
RC = 470 Ω β = 200 IC = ? VCC = 9 V 3.3 V RB = 22 kΩ β = 200 の NPN トランジスタが、VCC = 9 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 3.3 V のロジック出力からベース抵抗 RB = 22 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 = 9 V RC = 470 Ω β = 200 Vin = 3.3 V VBE = 0.7 V VCE(sat) = 0.2 V RB = 22 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 −54 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 = −54 8 bit
U =
26. 記数法 むずかしい
ビットをクリックして設定します 0 128 0 64 0 32 0 16 0 8 0 4 0 2 0 1
ビットを 0110 0001 XOR 1010 0010 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 0001 XOR 1010 0010
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
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 0 0 1 1 0 3 0 2 0 4 1 5 1 7 0 6 0 12 1 13 1 15 0 14 0 8 1 9 1 11 0 10
カルノー図を使って F(A, B, C, D) = Σm(1, 5, 7, 9, 11, 13, 15) の最小の和積形(POS)を求めてください。和項(因数)N はいくつありますか?
F(A, B, C, D) = Σm(1, 5, 7, 9, 11, 13, 15)
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
正エッジトリガの D フリップフロップが Q = 0 から始まり、6 回の立ち上がりクロックエッジで図の入力を受け取ります。Q は何回N 状態を変えますか?
Q₀ = 0 D
N =
29. ラプラス変換 ふつう
F(s) = 10/(s² + 2s + 2) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = 10/(s² + 2s + 2) t = 0.1 s
f(0.1) =
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″ + 8y′ + 15y = 15·u(t) に従い、y(0) = 6、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″ + 8y′ + 15y = 15·u(t) y(0) = 6 y′(0) = 0 u(t) = 1 t = 0.2 s
y(0.2) =
31. ブロック線図 ふつう
R(s) + 11 K + 10 s + 6 G(s) C(s) 0.5 H₁ − − プラント G(s) = 10/(s + 6) には、ゲイン H₁ = 0.5 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 = 11 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) = 10/(s + 6) H₁ = 0.5 K = 11
T(0) =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K コントローラ + D(s) + 5 s + 9 プラント C(s) − 比例コントローラ K が、プラント G(s) = 5/(s + 9) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.1111 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 5/(s + 9) D = 10 css ≤ 0.1111
K =
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 48/(s² + 3s + 24) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 48/(s² + 3s + 24)
%OS = %
34. ステップ応答 むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートを 30 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 30 %
ζ =
35. ボード線図と余裕 ふつう
vin L = 1 mH C = 0.1 µF R = 50 Ω vout 図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 50 Ω の両端でとり、L = 1 mH、C = 0.1 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 50 Ω L = 1 mH C = 0.1 µF
BW = Hz
36. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 1 1 10 10 100 100 1000 1000 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc = ? ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 360/(s(s + 10)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 360/(s(s + 10))
ωc = rad/s
37. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K s + 8 s(s + 2)(s + 4) C(s) − 単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 8)/(s(s + 2)(s + 4))、K > 0 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 + 8)/(s(s + 2)(s + 4))
Kmax =
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 + 1)(s + 3)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 6))
ω = rad/s
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 2 + 2t + 4 s(s + 2)(s + 4) C(s) − 入力 r(t) = 2 + 2t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(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) = 4/(s(s + 2)(s + 4)) r(t) = 2 + 2t
ess =
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
r(t) = 5t + 5 + 1/s 20 (s + 1)(s + 4) C(s) − PI 制御器 C(s) = 5 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 1)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 1/s G(s) = 20/((s + 1)(s + 4)) r(t) = 5t
ess =