1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 10 Ω IR1 R3 = 4 Ω + − V1 10 V R2 3 Ω A R4 8 Ω B 電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 10 V R1 = 10 Ω R2 = 3 Ω R3 = 4 Ω R4 = 8 Ω
IR1 = A
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 10 Ω R3 = 25 Ω R5 = 25 Ω + − V1 24 V R2 3 Ω A R4 2 Ω B R6 5 Ω
電源 V1 から見た合成抵抗 Req を求めよ。
V1 = 24 V R1 = 10 Ω R2 = 3 Ω R3 = 25 Ω R4 = 2 Ω R5 = 25 Ω R6 = 5 Ω
Req = Ω
3. 節点解析 ふつう
R1 = 8 Ω R3 = 20 Ω + − V1 30 V R2 8 Ω A R4 20 Ω B Is 1 A 節点解析を使って、電流源 Is が供給する電力 PIs を求めよ。
V1 = 30 V Is = 1 A R1 = 8 Ω R2 = 8 Ω R3 = 20 Ω R4 = 20 Ω
PIs = W
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 5 Ω R2 = 4 Ω R4 = 10 Ω IR4 + − V1 6 V R3 4 Ω A R5 30 Ω B Is 0.5 A + − V2 10 V 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 = 6 V Is = 0.5 A V2 = 10 V R1 = 5 Ω R2 = 4 Ω R3 = 4 Ω R4 = 10 Ω R5 = 30 Ω
IR4 = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 3 Ω R2 = 15 Ω + − V1 30 V R3 8 Ω A + − V2 9 V I1 I2 網目解析を使って 網目電流 I1 (時計回り) を求めよ。
V1 = 30 V V2 = 9 V R1 = 3 Ω R2 = 15 Ω R3 = 8 Ω
I1 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 15 Ω R2 = 2 Ω R3 = 4 Ω + − V1 30 V R4 3 Ω IR4 A R5 12 Ω B + − V2 9 V I1 I2 I3 網目解析を使って 矢印の向きに R4 を流れる電流 IR4 を求めよ。
V1 = 30 V V2 = 9 V R1 = 15 Ω R2 = 2 Ω R3 = 4 Ω R4 = 3 Ω R5 = 12 Ω
IR4 = 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 = 6 V、Is = 4 mA のとき I = 5.4 mA、Vs = 20 V、Is = 10 mA のとき I = 16 mA。Vs = 20 V、Is = 5 mA のときの負荷電流 I を求めよ。
6 V, 4 mA → 5.4 mA 20 V, 10 mA → 16 mA Vs = 20 V, Is = 5 mA
I = mA
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 20 Ω R2 = 30 Ω IR2 R4 = 25 Ω + − V1 15 V R3 5 Ω A Is 5 A B + − V2 30 V 重ね合わせの理を使って 矢印の向きに R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 15 V Is = 5 A V2 = 30 V R1 = 20 Ω R2 = 30 Ω R3 = 5 Ω R4 = 25 Ω
IR2 = A
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 2 Ω R3 = 20 Ω + − V1 24 V R2 12 Ω A a b
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 = 24 V R1 = 2 Ω R2 = 12 Ω R3 = 20 Ω
IN = A
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 25 Ω R3 = 30 Ω + − V1 36 V R2 15 Ω A Is 2.5 A B RL 30 Ω IL a–b 間に負荷 RL = 30 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 = 36 V Is = 2.5 A R1 = 25 Ω R2 = 15 Ω R3 = 30 Ω RL = 30 Ω
PL = W
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。 t = 1 ms での R の両端電圧 vR を求めよ。
i(0) = 1.5 A R = 47 Ω L = 47 mH t = 1 ms
vR = V
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 9 V t = 0 R = 6.8 kΩ C 68 µF + − vC vC (0) = 4 V
t = 0 でスイッチが閉じる直前、コンデンサは図の極性で 4 V に充電されている。 t = 400 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 9 V R = 6.8 kΩ C = 68 µF vC (0) = 4 V 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 = 1000 Hz R L = 1 mH C = ? L = 1 mH の直列 RLC 回路を 1000 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 = 1000 Hz L = 1 mH
C = µF
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
10 V f0 R = 2 Ω L = 10 mH C = 4.7 µF 直列 RLC 回路を、周波数を回路の共振周波数に設定した 10 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 = 10 V (rms) R = 2 Ω L = 10 mH C = 4.7 µF
VL = V
15. 交流電力と力率 ふつう
単相モーターが 230 V の電源から、遅れ力率 0.6 で 8 kW を消費する。 線電流 I を求めよ。
P = 8 kW pf = 0.6 V = 230 V
I = A
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 50 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 = 50 kW pf1 = 0.8 pf2 = 0.98 V = 400 V f = 60 Hz
C = µF
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 690 V IL = 75 A cos φ = 0.8 遅れ 平衡三相負荷が、線間電圧 690 V の電源から線電流 75 A を流している。力率は遅れ 0.8 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 = 75 A cos φ = 0.8
P = kW
18. 三相電力 むずかしい
P = 120 kW φ1 S1 Q2 QC = ?
平衡三相負荷が、415 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.7 で 120 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 0.92 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 = 120 kW pf1 = 0.7 pf2 = 0.92 VL = 415 V f = 60 Hz
QC = kvar
19. 変圧器 ふつう
RL = 30 Ω 20 1 4800 V V2 I1 = ? I2 巻数比 N₁:N₂ = 20:1 の理想変圧器の一次巻線に 4800 V を加える。二次巻線に 30 Ω の抵抗を接続する。一次電流 I1 を求めよ。
N1 :N2 = 20:1 V1 = 4800 V RL = 30 Ω
I1 = A
20. 変圧器 むずかしい
単相 50 kVA の変圧器の鉄損は 250 W、定格負荷での銅損は 375 W である。 効率が最大になる負荷 Sη,max を kVA で求めよ。
S = 50 kVA Pcore = 250 W Pcu,fl = 375 W
Sη,max = kVA
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout Rf = ? R1 = 4.7 kΩ Vin この非反転増幅器の電圧利得を 4 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 4.7 kΩ Av = 4
Rf = kΩ
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout Rf = 10 kΩ V1 = 1 V R1 = 2 kΩ V2 = −1 V R2 = 10 kΩ 加算増幅器は ±15 V 電源の理想オペアンプを使う。 出力電圧 Vout を求めよ。
V1 = 1 V V2 = −1 V R1 = 2 kΩ R2 = 10 kΩ Rf = 10 kΩ
Vout = V
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
5 個の 赤 LED(順方向電圧は各 2 V)が、抵抗と直列に 12 V の電源につながれています。電流を 10 mA にする抵抗値 R を求めなさい。
Vs = 12 V VF = 2 V n = 5 I = 10 mA
R = Ω
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
RC = 1 kΩ β = 50 VCC = 24 V 3.3 V RB = ? β = 50 の NPN トランジスタが、VCC = 24 V とコレクタの間に接続された 1 kΩ 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。 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 = 24 V RC = 1 kΩ β = 50 Vin = 3.3 V VBE = 0.7 V VCE(sat) = 0.2 V
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 −117 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 = −117 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 1100 1010 OR 1001 1110 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?
1100 1010 OR 1001 1110
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
A BC 00 01 11 10 0 1 0 0 0 1 1 3 0 2 0 4 1 5 1 7 0 6
カルノー図を使って F(A, B, C) = Σm(3, 5, 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(3, 5, 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
T Q0 Q0 T Q1 Q1 T Q2 Q2 T Q3 Q3 CLK UP 4 ビット 2 進アップカウンタ は 0(10 進数、Q = 0000)から始まります。43 クロックパルスのあとの計数値 Q (10 進数)はいくつですか?
Q0 = 0 43 n = 4
Q =
29. ラプラス変換 ふつう
t (s) f(t) t = 0.6 f(0.6) = ? F(s) = 45/(s(s + 2)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = 45/(s(s + 2)(s + 5)) t = 0.6 s
f(0.6) =
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″ + 10y′ + 24y = 72·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 10 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.2) を求めよ。
y″ + 10y′ + 24y = 72·u(t) y(0) = 5 y′(0) = 0 u(t) = 10 t = 0.2 s
y(0.2) =
31. ブロック線図 ふつう
R(s) + 2(s + 5) (s + 4)(s + 7) G(s) C(s) − 単位負帰還ループの G(s) = 2(s + 5)/((s + 4)(s + 7)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 2(s + 5)/((s + 4)(s + 7)) R = 2
ess =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K s(s + 9)(s + 10) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/(s(s + 9)(s + 10)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/(s(s + 9)(s + 10)) 単位負帰還
ω = rad/s
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 38/(s² + 4s + 38) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 38/(s² + 4s + 38)
tp = s
34. ステップ応答 むずかしい
R(s) + 175 s(s + 8) G(s) C(s) − 単位負帰還ループの G(s) = 175/(s(s + 8)) 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) = 175/(s(s + 8))
ts = s
35. ボード線図と余裕 ふつう
vin C = 4.7 nF R = 3.3 kΩ vout
図の RC ハイパスフィルタ は R = 3.3 kΩ, C = 4.7 nF です。51 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 3.3 kΩ C = 4.7 nF f = 51 kHz
φ = °
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 1000 1000 −60 −40 −20 0 20 40 60 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) = 155/(s(s + 5)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 155/(s(s + 5))
PM = °
37. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K 1 s(s + 2)(s + 4) C(s) − 図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4))
ω = rad/s
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 + 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 + 3)(s + 5))
ω = rad/s
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
G(s) = K/(s(s + 5)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 5t に定常偏差 0.05 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 5)) r(t) = 5t ess = 0.05
K =
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 40 2 s(s + 10) C(s) − 比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 10)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 10)) K = 40
tp = s