1.抵抗の直列・並列ふつう
電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 12 VR1 = 8 ΩR2 = 3 ΩR3 = 15 ΩR4 = 2 Ω
IR1 = A
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 = 6 VR1 = 25 ΩR2 = 6 ΩR3 = 8 ΩR4 = 25 ΩR5 = 3 ΩR6 = 5 Ω
IR2 = A
3.節点解析ふつう
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、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。
Is = 2.5 AVs = 6 VR1 = 8 ΩR2 = 20 Ω
Ix = A
4.節点解析むずかしい
電流源を、A の節点電圧が VA = 13.5 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 = 12 VR1 = 8 ΩR2 = 12 ΩR3 = 5 ΩR4 = 12 ΩVA = 13.5 V
Is = A
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 矢印の向きに R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 9 VV2 = 10 VR1 = 6 ΩR2 = 10 ΩR3 = 5 Ω
IR2 = A
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 図の極性での R5 の両端電圧 VR5 を求めよ。
V1 = 10 VV2 = 30 VR1 = 4 ΩR2 = 20 ΩR3 = 8 ΩR4 = 20 ΩR5 = 4 Ω
VR5 = V
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 = 24 VIs = 2 AR1 = 10 ΩR2 = 15 ΩR3 = 8 ΩR4 = 8 Ω
IR3 = 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 = 14.5 mA。V1 を 2 倍にし、他の 2 つはそのままのとき I = 23 mA。Is の向きを逆にし、他の 2 つはそのままのとき I = 23.5 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 = 14.5 mA2·V1: I = 23 mA−Is: I = 23.5 mA
I = mA
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 = 18 VR1 = 12 ΩR2 = 2 ΩR3 = 20 Ω
Rth = Ω
10.テブナン・ノートンむずかしい
ノートン電流 IN を求めよ:端子を短絡したとき a から b へ流れる電流。
V1 = 9 VIs = 2.5 AR1 = 10 ΩR2 = 30 ΩR3 = 30 Ω
IN = 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。 電流が 0.125 A まで下がるのにどれだけかかるか。t を求めよ。
i(0) = 0.5 AR = 20 ΩL = 100 mH
t = ms
12.RC・RL 過渡現象むずかしい
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 1.05 A に達するか。t を求めよ。
Vs = 15 VR1 = 10 ΩR2 = 10 ΩL = 22 mH
t = ms
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
L = 2 mH の直列 RLC 回路を 2000 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 = 2000 HzL = 2 mH
C = µF
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 = 15 ΩL = 200 mHC = 1 µF
VL = V
15.交流電力と力率ふつう
単相モーターが 240 V の電源から、遅れ力率 0.65 で 27 kW を消費する。 モーターの無効電力 Q を求めよ。
P = 27 kWpf = 0.65V = 240 V
Q = kvar
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 0.8 で 12 kW を消費する。47 µF のコンデンサを負荷と並列に接続する。 新しい線電流 I を求めよ。
P = 12 kWpf1 = 0.8V = 400 Vf = 60 HzC = 47 µF
I = A
17.三相電力ふつう
平衡三相負荷が、線間電圧 480 V の電源から線電流 50 A を流している。力率は遅れ 0.7 である。負荷が消費する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 480 VIL = 50 Acos φ = 0.7
P = kW
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、400 V(線間)、50 Hz の電源から遅れ力率 0.78 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 kWpf1 = 0.78pf2 = 0.95VL = 400 Vf = 50 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
単相 250 kVA、11000/400 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。高圧巻線の電流 IHV を求めよ。
S = 250 kVAV1 = 11000 VV2 = 400 V
IHV = A
20.変圧器むずかしい
単相 500 kVA の変圧器の鉄損は 1500 W である。 定格負荷、遅れ力率 0.8 での効率は 98.8% である。全負荷銅損 Pcu,fl を W で求めよ。
S = 500 kVAPcore = 1500 Wpf = 0.8η = 98.8%
Pcu,fl = W
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。 反転入力の電圧 V− を求めよ。
V1 = 0.8 VV2 = −0.6 VR1 = R3 = 10 kΩR2 = R4 = 47 kΩ
V− = 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 ±14 V で飽和する。t = 0 に一定の入力 Vin = −2 V が加えられたとき、コンデンサは充電されていない。 t = 100 ms での出力電圧 Vout を求めよ。
Vin = −2 VR = 22 kΩC = 2.2 µFVsat = ±14 Vt = 100 ms
Vout = V
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 = 12 V から分圧バイアスされている:VCC とベースの間に R₁ = 82 kΩ、ベースと接地の間に R₂ = 15 kΩ。コレクタ抵抗は RC = 1 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)。 コレクタ電流 IC を mA で求めよ。
VCC = 12 VR1 = 82 kΩR2 = 15 kΩRC = 1 kΩRE = 470 Ωβ = 150
IC = mA
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
ダイオードを、0.6 V と 20 Ω の直列(0.6 V 以上で導通)としてモデル化します。これを 330 Ω の抵抗と直列にして 12 V の電源につなぎます。ダイオードの直線が負荷線と交わる動作電流 ID を求めなさい。
Vs = 12 VR = 330 ΩV0 = 0.6 Vrd = 20 Ω
ID = mA
25.記数法ふつう
8 ビットのパターン 1100 0100 は、符号付き整数を 2 の補数で表しています。10 進数での値 N はいくつですか?
1100 01008 bit
N =
26.記数法むずかしい
ビットを 0010 1110 XOR 1100 1111 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?
0010 1110XOR1100 1111
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, D) = Σm(0, 1, 2, 7, 8, 11, 14, 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(0, 1, 2, 7, 8, 11, 14, 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、図の入力を受け取ります。Q が 1 から 0 に戻る最初のクロックエッジをクリックしてください。
Q₀ = 0D
- 1クロックエッジ 1
- 2クロックエッジ 2
- 3クロックエッジ 3
- 4クロックエッジ 4
- 5クロックエッジ 5
- 6クロックエッジ 6
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 36)/(s² + 8s + 7) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (s + 36)/(s² + 8s + 7)
A =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 11y′ + 30y = 30·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 1 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.2) を求めよ。
y″ + 11y′ + 30y = 30·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.2 s
y(0.2) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 2) には、ゲイン H₁ = 2 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 = 9 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) = 2/(s + 2)H₁ = 2K = 9
T(0) =
32.ブロック線図むずかしい
G₁ = 3/(s + 5)、G₂ = 3/(s + 8)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 1 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 = 3/(s + 5)G₂ = 3/(s + 8)H₁ = 1H₂ = 1
T(0) =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 68/(s² + 6s + 68) 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) = 68/(s² + 6s + 68)
%OS = %
34.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 170/(s(s + 12)) 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) = 170/(s(s + 12))
ts = s
35.ボード線図と余裕ふつう
ω = 20 rad/s における G(s) = 75/((s + 5)(s + 15)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 75/((s + 5)(s + 15))ω = 20 rad/s
|G(jω)| = 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) = 32.5/(s(s + 5)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 32.5/(s(s + 5))
ωc = rad/s
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 10)/(s(s + 1)(s + 3))、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 + 10)/(s(s + 1)(s + 3))
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 + 4)(s + 5)) 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 + 4)(s + 5))
ω = rad/s
39.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 5/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 1 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 5/(2s + 1)K = 1
ess = %
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 4/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 5)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 4/sG(s) = 4/((s + 5)(s + 10))r(t) = 2t
ess =