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 = 6 VR1 = 8 ΩR2 = 4 ΩR3 = 3 ΩR4 = 3 Ω
Req = Ω
2.抵抗の直列・並列むずかしい
電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 12 VR1 = 20 ΩR2 = 3 ΩR3 = 3 ΩR4 = 2 ΩR5 = 15 ΩR6 = 10 Ω
IR1 = A
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 = 30 VIs = 2 AR1 = 5 ΩR2 = 4 ΩR3 = 10 ΩR4 = 6 Ω
VB = V
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 VB(接地基準) を求めよ。
V1 = 15 VIs = 5 AVs = 4 VR1 = 25 ΩR2 = 3 ΩR3 = 6 Ω
VB = V
5.網目解析ふつう
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 = 30 VV2 = 24 VR1 = 12 ΩR2 = 4 ΩR3 = 3 Ω
VR3 = V
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 網目電流 I1(時計回り) を求めよ。
V1 = 9 VV2 = 30 VR1 = 4 ΩR2 = 10 ΩR3 = 25 ΩR4 = 12 ΩR5 = 25 Ω
I1 = A
7.重ね合わせの理ふつう
重ね合わせの理を使って 矢印の向きに R3 を流れる電流 IR3 を求めよ。
V1 = 15 VIs = 1 AR1 = 8 ΩR2 = 5 ΩR3 = 4 ΩR4 = 4 Ω
IR3 = A
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 R2 の両端電圧 VR2 を求めよ。
V1 = 30 VIs = 0.5 AV2 = 5 VR1 = 15 ΩR2 = 15 ΩR3 = 15 ΩR4 = 30 Ω
VR2 = V
9.テブナン・ノートンふつう
端子 a–b から見たテブナン抵抗 Rth を求めよ。
V1 = 24 VR1 = 20 ΩR2 = 20 ΩR3 = 20 Ω
Rth = Ω
10.テブナン・ノートンむずかしい
a–b 間に負荷 RL = 3 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 VIs = 0.5 AR1 = 10 ΩR2 = 8 ΩR3 = 12 ΩRL = 3 Ω
IL = A
11.RC・RL 過渡現象ふつう
電源 Vₛ は R₁ を通してコンデンサを充電し、R₂ は C と並列に接続されています。 t = 0 でスイッチが閉じるとき、コンデンサは充電されていない。 スイッチを閉じた後の回路の時定数 τ を求めよ。
Vs = 20 VR1 = 10 kΩR2 = 6.8 kΩC = 47 µF
τ = ms
12.RC・RL 過渡現象むずかしい
タイマーが t = 0 に、9 V の電源から抵抗を通して充電されていないコンデンサの充電を始める。コンデンサの電圧が 5.4 V に達したとき、開始からちょうど 25 ms 後に作動しなければならない。 R = 2.2 kΩ のとき、必要な静電容量 C を求めよ。
Vs = 9 VVth = 5.4 VT = 25 msR = 2.2 kΩ
C = µF
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)、100 Hz の電源に接続する。 回路の力率 cos φ を求めよ。
V = 24 V (rms)f = 100 HzR = 60 ΩL = 250 mHC = 47 µF
cos φ =
14.交流インピーダンスとフェーザむずかしい
直列 RLC 回路を、周波数を回路の共振周波数に設定した 1 V(実効値)の電源で駆動する。コイルの両端の電圧の実効値 VL を求めよ。
V = 1 V (rms)R = 2 ΩL = 20 mHC = 4.7 µF
VL = V
15.交流電力と力率ふつう
誘導性負荷が 120 V(実効値)の単相電源から 3 A と 216 W を消費する。これを抵抗 R とリアクタンス X の直列回路としてモデル化する。 R を求めよ。
V = 120 VI = 3 AP = 216 W
R = Ω
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 0.6 で 45 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 = 45 kWpf1 = 0.6
ΔP = kW
17.三相電力ふつう
平衡三相負荷が、線間電圧 690 V の電源から線電流 25 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 = 690 VIL = 25 Acos φ = 0.85
P = kW
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、480 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.65 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 0.9 に改善する。有効電力は変わらない。 コンデンサは Δ 結線である。各コンデンサの静電容量 Cph を µF で求めよ。
P = 250 kWpf1 = 0.65pf2 = 0.9VL = 480 Vf = 60 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
巻数比 N₁:N₂ = 2:1 の理想変圧器の二次巻線に 75 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 = 2:1RL = 75 Ω
R1′ = Ω
20.変圧器むずかしい
単相 25 kVA の変圧器の鉄損は 150 W、定格負荷での銅損は 375 W である。 この変圧器が定格 kVA の 25% を遅れ力率 0.95 で供給している。この負荷での全損失 Ploss を W で求めよ。
S = 25 kVAPcore = 150 WPcu,fl = 375 Wx = 0.25pf = 0.95
Ploss = 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 ±14 V で飽和する。 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 = 1 kΩRf = 22 kΩVsat = ±14 V
Vin,max = V
22.オペアンプ回路むずかしい
積分器は ±15 V 電源の理想オペアンプを使い、出力は ±12 V で飽和する。t = 0 に一定の入力 Vin = 2.6 V が加えられたとき、コンデンサは充電されていない。 t = 20 ms での出力電圧 Vout を求めよ。
Vin = 2.6 VR = 22 kΩC = 0.22 µFVsat = ±12 Vt = 20 ms
Vout = V
23.ダイオードとトランジスタふつう
12 V のツェナーレギュレータに 680 Ω を通して 24 V を加え、3300 Ω の負荷に供給します。ツェナー電流 IZ を求めなさい。
Vin = 24 VVZ = 12 VR = 680 ΩRL = 3300 Ω
IZ = mA
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
3.3 V のツェナーレギュレータに 100 Ω の直列抵抗があります。入力は 26 V まで上がることがあり、負荷が外れることもあります。ツェナーが消費しなければならない最大電力 PZ,max を求めなさい。
Vin,max = 26 VVZ = 3.3 VR = 100 Ω
PZ,max = mW
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
32 ビットに収まる最大の符号なし整数 N はいくつですか?
32 bit
N =
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, 2, 3, 5) 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) = Σm(0, 1, 2, 3, 5)
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(2, 7, 8, 12, 13, 14, 15) + d(5, 6, 9) 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, 7, 8, 12, 13, 14, 15) + d(5, 6, 9)
L =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 18)/(s² + 10s + 25) の f(t) を求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (s + 18)/(s² + 10s + 25)t = 0.1 s
f(0.1) =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 3y′ + 2y = 4u′ + 7u 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 = 1 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(1) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 4u′ + 7ut = 1 s
g(1) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 29/(s + 2) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 10 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 29/(s + 2)H = 0.2R = 10
css =
32.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 3 が、プラント G(s) = 7/(s + 10) 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 1 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 3G(s) = 7/(s + 10)D = 1R = 0
css =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 64/(s² + 11s + 64) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 64/(s² + 11s + 64)
σ =
34.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 260/(s(s + 16)) 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) = 260/(s(s + 16))
ts = s
35.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 47 kΩ, C = 1 nF です。1.7 kHz 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 = 47 kΩC = 1 nFf = 1.7 kHz
|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) = 222/(s(s + 4)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 222/(s(s + 4)(s + 10))
GM = dB
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) = 50/(s(s + 1)(s + 2)) 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) = 50/(s(s + 1)(s + 2))
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 + 10)/(s(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −6 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 + 10)/(s(s + 6))
si =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 4)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 5 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 10))ess = 5 %
K =
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) = 2/(s(s + 6)) 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) = 2/(s(s + 6))K = 50
ts = s