1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 5 Ω IR1 R3 = 12 Ω + − V1 12 V R2 15 Ω A R4 12 Ω B 電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 12 V R1 = 5 Ω R2 = 15 Ω R3 = 12 Ω R4 = 12 Ω
IR1 = A
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 8 Ω R3 = 6 Ω R5 = 5 Ω + − V1 36 V R2 15 Ω IR2 A R4 25 Ω B R6 30 Ω R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 36 V R1 = 8 Ω R2 = 15 Ω R3 = 6 Ω R4 = 25 Ω R5 = 5 Ω R6 = 30 Ω
IR2 = A
3. 節点解析 ふつう
R1 = 3 Ω IR1 R3 = 6 Ω + − V1 18 V R2 4 Ω A R4 10 Ω B Is 5 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 = 18 V Is = 5 A R1 = 3 Ω R2 = 4 Ω R3 = 6 Ω R4 = 10 Ω
IR1 = A
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 5 Ω + − Vs = 15 V Ix + − V1 24 V R2 10 Ω A R3 25 Ω B Is 3 A A と B の間の電圧源 Vₛ は + 端子が A にあるので、VA − VB = Vₛ となります。 スーパーノードを用いた節点解析で、矢印のとおり A から B へ電圧源を流れる電流 Ix を求めよ。
V1 = 24 V Is = 3 A Vs = 15 V R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω R3 = 25 Ω
Ix = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 5 Ω R2 = 20 Ω + − V1 12 V R3 12 Ω A + − V2 15 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 = 12 V V2 = 15 V R1 = 5 Ω R2 = 20 Ω R3 = 12 Ω
I2 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 5 Ω R2 = 4 Ω + − VR2 R3 = 3 Ω + − V1 24 V R4 4 Ω A R5 12 Ω B + − V2 18 V I1 I2 I3 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 = 24 V V2 = 18 V R1 = 5 Ω R2 = 4 Ω R3 = 3 Ω R4 = 4 Ω R5 = 12 Ω
VR2 = V
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 = 12 V、Is = 1 mA のとき I = 17.8 mA、Vs = 5 V、Is = 5 mA のとき I = 6.5 mA。Vs = 15 V、Is = 8 mA のときの負荷電流 I を求めよ。
12 V, 1 mA → 17.8 mA 5 V, 5 mA → 6.5 mA Vs = 15 V, Is = 8 mA
I = mA
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 2 Ω R2 = 3 Ω R4 = 5 Ω + − V1 15 V R3 12 Ω + − VR3 A Is 1 A B + − V2 9 V 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 = 15 V Is = 1 A V2 = 9 V R1 = 2 Ω R2 = 3 Ω R3 = 12 Ω R4 = 5 Ω
VR3 = V
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 10 Ω R3 = 3 Ω + − V1 10 V R2 4 Ω A RL 15 Ω IL B 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 = 10 V R1 = 10 Ω R2 = 4 Ω R3 = 3 Ω RL = 15 Ω
IL = A
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 6 Ω R3 = 5 Ω + − V1 36 V R2 15 Ω A Is 3 A B RL 5 Ω IL a–b 間に負荷 RL = 5 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 = 36 V Is = 3 A R1 = 6 Ω R2 = 15 Ω R3 = 5 Ω RL = 5 Ω
IL = A
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
コイルには 1.5 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。 電流が 0.15 A まで下がるのにどれだけかかるか。t を求めよ。
i(0) = 1.5 A R = 15 Ω L = 22 mH
t = ms
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 6 V t = 0 で開く R1 = 1 kΩ R2 = 1 kΩ C 220 µF + − vC
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 = 400 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 6 V R1 = 1 kΩ R2 = 1 kΩ C = 220 µF t = 400 ms
vC = V
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
V f0 = 100 Hz R L = 50 mH C = ? L = 50 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 Hz L = 50 mH
C = µF
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
230 V 50 Hz R = 30 Ω L = 150 mH C = 47 µF 直列 RLC 回路を 230 V(実効値)、50 Hz の電源に接続する。 回路の共振周波数 f0 を求めよ。
V = 230 V (rms) f = 50 Hz R = 30 Ω L = 150 mH C = 47 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 0.6 で 36 kW を消費する。 線電流 I を求めよ。
P = 36 kW pf = 0.6 V = 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 40 kW を消費する。並列にコンデンサをつないで力率を 0.98 に改善する。 必要な静電容量 C を求めよ。
P = 40 kW pf1 = 0.6 pf2 = 0.98 V = 240 V f = 60 Hz
C = µF
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 690 V IL = 20 A cos φ = 0.95 遅れ 平衡三相負荷が、線間電圧 690 V の電源から線電流 20 A を流している。力率は遅れ 0.95 である。負荷が消費する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 690 V IL = 20 A cos φ = 0.95
P = kW
18. 三相電力 むずかしい
P = 100 kW φ1 S1 Q2 QC
平衡三相負荷が、690 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.8 で 100 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 = 100 kW pf1 = 0.8 pf2 = 0.95 VL = 690 V f = 60 Hz
Cph = µF
19. 変圧器 ふつう
RL = 24 Ω 4 1 480 V V2 I1 = ? I2 巻数比 N₁:N₂ = 4:1 の理想変圧器の一次巻線に 480 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 = 4:1 V1 = 480 V RL = 24 Ω
I1 = A
20. 変圧器 むずかしい
単相 75 kVA の変圧器の鉄損は 225 W、定格負荷での銅損は 562.5 W である。 効率が最大になる負荷 Sη,max を kVA で求めよ。
S = 75 kVA Pcore = 225 W Pcu,fl = 562.5 W
Sη,max = kVA
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout Rf = ? R1 = 1 kΩ Vin この非反転増幅器の電圧利得を 51 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 1 kΩ Av = 51
Rf = kΩ
22. オペアンプ回路 むずかしい
Vin V1 Vout 第 1 段:反転 R1 = 10 kΩ Rf1 = 100 kΩ 第 2 段:非反転 R2 = 10 kΩ Rf2 = 1 kΩ 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。 入力は Vin = 0.65 V である。出力電圧 Vout を求めよ。
R1 = 10 kΩ Rf1 = 100 kΩ R2 = 10 kΩ Rf2 = 1 kΩ Vin = 0.65 V
Vout = V
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
RC = 2.2 kΩ β = 150 VCC = 10 V RB = 820 kΩ β = 150 の NPN トランジスタが、電源 VCC = 10 V からベース抵抗 RB = 820 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 = 10 V RB = 820 kΩ RC = 2.2 kΩ β = 150 VBE = 0.7 V
VCE = V
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
RC = 470 Ω β = 100 VCC = 9 V 3.3 V RB = ? β = 100 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 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 = 9 V RC = 470 Ω β = 100 Vin = 3.3 V VBE = 0.7 V VCE(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 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 −51 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 = −51 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 0101 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?
0101 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
MUX C I0 C I1 0 I2 0 I3 A B S1 S0 F 4 対 1 マルチプレクサの選択入力が S₁ = A、S₀ = B で、データ入力は I₀ = C、I₁ = C、I₂ = 0、I₃ = 0 につながれています。A, B, C の 8 通りの組み合わせのうち、出力 F = 1 になるのはいくつですか? N を求めてください。
I₀ = C I₁ = C I₂ = 0 I₃ = 0
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 Q3 Q3 D Q2 Q2 D Q1 Q1 D Q0 Q0 CLK SHIFT 4 ビットのシフトレジスタ Q₃Q₂Q₁Q₀ が 0110 を保持しています。クロックエッジごとにビットは 1 つ右へシフトし(Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀、Q₀ は失われる)、シリアル入力が Q₃ に入ります。シリアル入力は 5 エッジで 1, 1, 0, 0, 0 です。最終状態 Q = Q₃Q₂Q₁Q₀ を 10 進数で答えてください。
Q₃Q₂Q₁Q₀ = 0110 1, 1, 0, 0, 0
Q =
29. ラプラス変換 ふつう
t (s) f(t) t = 0.3 f(0.3) = ? F(s) = 10/(s(s + 2)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 10/(s(s + 2)(s + 5)) t = 0.3 s
f(0.3) =
30. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.4 y(0.4) = ? ラプラス変換を用いて、y(0) = 8、y′(0) = 5 の条件で y″ + 7y′ + 10y = 0 を解き、y(0.4) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 0 y(0) = 8 y′(0) = 5 t = 0.4 s
y(0.4) =
31. ブロック線図 ふつう
R(s) + 17 s + 3 G(s) C(s) 0.5 H − プラント G(s) = 17/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.5 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 17/(s + 3) H = 0.5
τ = s
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K (s + 2)(s + 4)(s + 6) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/((s + 2)(s + 4)(s + 6)) 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 + 4)(s + 6)) 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) = 45.5/(s² + 11s + 91) 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) = 45.5/(s² + 11s + 91)
%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 12 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 12 %
ζ =
35. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 1 10 100 1000 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) ω = 10 ω = 10 rad/s における G(s) = 3315/((s + 15)(s + 17)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 3315/((s + 15)(s + 17)) ω = 10 rad/s
|G(jω)| = dB
36. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 = ? ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 186/(s(s + 4)(s + 9)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 186/(s(s + 4)(s + 9))
ω180 = 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 + 4 (s − 1)(s + 3) C(s) − 制御対象 G(s) = (s + 4)/((s − 1)(s + 3)) は s = 1 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 + 4)/((s − 1)(s + 3))
Kmin =
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(s + 10)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.4 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 10)) ζ = 0.4
K =
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 1t + 4(s + 1) s(s + 5)(s + 10) C(s) − ランプ入力 r(t) = 1t が、G(s) = 4(s + 1)/(s(s + 5)(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) = 4(s + 1)/(s(s + 5)(s + 10)) r(t) = 1t
ess =
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
比例制御器 K = 8 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。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 5/(s(s + 4)) K = 8
%OS = %