1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 2 Ω R3 = 15 Ω + − V1 30 V R2 12 Ω IR2 A R4 10 Ω B R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 30 V R1 = 2 Ω R2 = 12 Ω R3 = 15 Ω R4 = 10 Ω
IR2 = A
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 25 Ω R3 = 25 Ω R5 = 2 Ω + − V1 18 V R2 25 Ω A R4 20 Ω B R6 3 Ω
電源 V1 から見た合成抵抗 Req を求めよ。
V1 = 18 V R1 = 25 Ω R2 = 25 Ω R3 = 25 Ω R4 = 20 Ω R5 = 2 Ω R6 = 3 Ω
Req = Ω
3. 節点解析 ふつう
R1 = 4 Ω R3 = 4 Ω + − V1 15 V R2 8 Ω A R4 5 Ω B Is 2 A 節点解析を使って 節点電圧 VA (接地基準) を求めよ。
V1 = 15 V Is = 2 A R1 = 4 Ω R2 = 8 Ω R3 = 4 Ω R4 = 5 Ω
VA = V
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 6 Ω R3 = 4 Ω + − V1 15 V R2 2 Ω A R4 25 Ω B Is ? 電流源を、A の節点電圧が VA = 7.5 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 = 15 V R1 = 6 Ω R2 = 2 Ω R3 = 4 Ω R4 = 25 Ω VA = 7.5 V
Is = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 15 Ω R2 = 15 Ω + − V1 12 V R3 6 Ω A + − V2 9 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 = 9 V R1 = 15 Ω R2 = 15 Ω R3 = 6 Ω
I2 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 10 Ω R2 = 2 Ω R3 = 3 Ω + − V1 15 V R4 30 Ω IR4 A R5 10 Ω B + − V2 15 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 = 15 V V2 = 15 V R1 = 10 Ω R2 = 2 Ω R3 = 3 Ω R4 = 30 Ω R5 = 10 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 = 5 V、Is = 5 mA のとき I = −0.5 mA、Vs = 12 V、Is = 4 mA のとき I = 1.2 mA。Vs = 4 V、Is = 10 mA のときの負荷電流 I を求めよ。
5 V, 5 mA → −0.5 mA 12 V, 4 mA → 1.2 mA Vs = 4 V, Is = 10 mA
I = mA
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 5 Ω R2 = 8 Ω − + VR2 R4 = 3 Ω + − V1 5 V R3 3 Ω A Is 2.5 A B + − V2 6 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 = 5 V Is = 2.5 A V2 = 6 V R1 = 5 Ω R2 = 8 Ω R3 = 3 Ω R4 = 3 Ω
VR2 = V
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 12 Ω R3 = 5 Ω + − V1 30 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 = 30 V R1 = 12 Ω R2 = 12 Ω R3 = 5 Ω
IN = A
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 30 Ω R3 = 2 Ω + − V1 10 V R2 10 Ω A Is 3 A B 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 = 10 V Is = 3 A R1 = 30 Ω R2 = 10 Ω R3 = 2 Ω
IN = A
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
+ − Vs 24 V t = 0 R = 10 Ω L 100 mH i(t) t = 0 でスイッチが閉じる前、コイルに電流は流れていない。 t = 15 ms におけるコイルの電圧 vL を求めよ。
Vs = 24 V R = 10 Ω L = 100 mH t = 15 ms
vL = V
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 20 V t = 0 で開く R1 = 3.3 kΩ R2 = 6.8 kΩ i2 C 33 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 = 60 ms で R2 を流れる電流 i2 を求めよ。
Vs = 20 V R1 = 3.3 kΩ R2 = 6.8 kΩ C = 33 µF t = 60 ms
i2 = mA
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
10 V 1000 Hz R = 100 Ω L = 100 mH C = 1 µF I 直列 RLC 回路を 10 V(実効値)、1000 Hz の電源に接続する。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 10 V (rms) f = 1000 Hz R = 100 Ω L = 100 mH C = 1 µF
I = A
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
100 V 60 Hz R = 80 Ω L = 200 mH C = 2.2 µF 直列 RLC 回路を 100 V(実効値)、60 Hz の電源に接続する。 回路の共振周波数 f0 を求めよ。
V = 100 V (rms) f = 60 Hz R = 80 Ω L = 200 mH C = 2.2 µF
f0 = Hz
15. 交流電力と力率 ふつう
インピーダンス Z = 9 + j12 Ω の負荷が 120 V(実効値)の単相電源に接続されている。 負荷が消費する無効電力 Q を求めよ。
V = 120 V Z = 9 + j12 Ω
Q = var
16. 交流電力と力率 むずかしい
単相負荷が 400 V、50 Hz の電源から遅れ力率 0.6 で 30 kW を消費する。並列にコンデンサをつないで力率を 0.9 に改善する。 コンデンサが供給すべき無効電力 QC を求めよ。
P = 30 kW pf1 = 0.6 pf2 = 0.9 V = 400 V f = 50 Hz
QC = kvar
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 480 V N Z = 24 + j18 Ω 1 相あたり
1 相あたりのインピーダンスが 24 + j18 Ω の平衡 Y 結線負荷が、線間電圧 480 V の平衡三相電源に接続されている。 負荷が吸収する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 480 V Z = 24 + j18 Ω 1 相あたり
P = kW
18. 三相電力 むずかしい
P = 150 kW φ1 S1 Q2 QC = ?
平衡三相負荷が、690 V(線間)、50 Hz の電源から遅れ力率 0.75 で 150 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。 コンデンサバンクが供給すべき全無効電力 QC を kvar で求めよ。
P = 150 kW pf1 = 0.75 pf2 = 0.95 VL = 690 V f = 50 Hz
QC = kvar
19. 変圧器 ふつう
出力抵抗 20 Ω の増幅器が、理想変圧器を介して 5 Ω のスピーカーを駆動する。最大電力を伝えるには、増幅器から見てスピーカーが 20 Ω に見えなければならない。巻数比 a = N₁/N₂ を求めよ。
Rs = 20 Ω RL = 5 Ω
a =
20. 変圧器 むずかしい
単相 250 kVA の変圧器の鉄損は 2000 W、定格負荷での銅損は 8000 W である。 効率が最大になる負荷 Sη,max を kVA で求めよ。
S = 250 kVA Pcore = 2000 W Pcu,fl = 8000 W
Sη,max = kVA
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout Rf = ? R1 = 22 kΩ Vin この非反転増幅器の電圧利得を 15 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 22 kΩ Av = 15
Rf = kΩ
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout Rf = 100 kΩ V1 = 0.6 V R1 = 47 kΩ V2 = −1.2 V R2 = 10 kΩ If 加算増幅器は ±15 V 電源の理想オペアンプを使う。 帰還抵抗を出力向きに流れる電流 If を求めよ。
V1 = 0.6 V V2 = −1.2 V R1 = 47 kΩ R2 = 10 kΩ Rf = 100 kΩ
If = mA
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
+ − 24 V 220 Ω 5.6 V 470 Ω IZ = ? 5.6 V のツェナーレギュレータに 220 Ω を通して 24 V を加え、470 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 V VZ = 5.6 V R = 220 Ω RL = 470 Ω
IZ = mA
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
V (V) I (mA) 0.7 12 36.36 Q = ? ダイオードを、0.7 V と 20 Ω の直列(0.7 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 V R = 330 Ω V0 = 0.7 V rd = 20 Ω
ID = mA
25. 記数法 ふつう
8 ビットの 2 の補数 ? −128 ? 64 ? 32 ? 16 ? 8 ? 4 ? 2 ? 1
−40 を 8 ビットの 2 の補数パターンで表しなさい。そのパターンを符号なし 2 進数として読むと、10 進数での値 U はいくつですか?
N = −40 8 bit
U =
26. 記数法 むずかしい
16 bit 1 px 1024 px 768 px M = ? KiB
非圧縮の画像が 1024 × 768 ピクセル、1 ピクセルあたり 16 ビットです。必要なメモリ M は何 KiB(1 KiB = 1024 バイト)ですか?
1024 × 768 px 16 bit/px 1 KiB = 1024 B
M = KiB
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 1 2 1 4 1 5 0 7 1 6
カルノー図を使って F(A, B, C) = Σm(2, 3, 4, 5, 6) 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(2, 3, 4, 5, 6)
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
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 0 0 1 1 1 3 0 2 X 4 X 5 1 7 0 6 0 12 1 13 0 15 0 14 1 8 1 9 X 11 0 10
d はドントケア条件を表します。F(A, B, C, D) = Σm(1, 3, 7, 8, 9, 13) + d(4, 5, 11) 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(1, 3, 7, 8, 9, 13) + d(4, 5, 11)
L =
29. ラプラス変換 ふつう
F(s) = (s + 23)/(s² + 4s + 8) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (s + 23)/(s² + 4s + 8) t = 0.25 s
f(0.25) =
30. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.25 y(0.25) = ? ラプラス変換を用いて、y(0) = 4、y′(0) = 5 の条件で y″ + 9y′ + 20y = 0 を解き、y(0.25) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 0 y(0) = 4 y′(0) = 5 t = 0.25 s
y(0.25) =
31. ブロック線図 ふつう
R(s) + 9 K + 1 s + 5 G(s) C(s) 4 H₁ − − プラント G(s) = 1/(s + 5) には、ゲイン H₁ = 4 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。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 1/(s + 5) H₁ = 4 K = 9
p =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 66 s(s + 6) G(s) C(s) 2 H − プラント G(s) = 66/(s(s + 6)) を、センサのゲイン H = 2 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 66/(s(s + 6)) H = 2
σ =
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 59/(s² + 5s + 59) 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) = 59/(s² + 5s + 59)
σ =
34. ステップ応答 むずかしい
+ − 10 V R = 19 Ω L = 50 mH C = 22 µF vC R = 19 Ω、L = 50 mH、C = 22 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 19 Ω L = 50 mH C = 22 µF V = 10 V
vC,max = V
35. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 1000 1000 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −90 −45 0 ω = 4 ω = 4 rad/s における G(s) = 50(s + 10)/(s(s + 15)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 50(s + 10)/(s(s + 15)) ω = 4 rad/s
∠G(jω) = °
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 −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) = 40/(s(s + 2)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 40/(s(s + 2))
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 + 3)(s + 4)(s + 6) C(s) − 単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 6))、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 + 3)(s + 4)(s + 6))
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 + 9)/(s(s + 2)) の根軌跡は、s = 0 と s = −2 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。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 9)/(s(s + 2))
sb =
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
R(s) + K = 1 0.5 10s + 1 C(s) − プロセス G(s) = 0.5/(10s + 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) = 0.5/(10s + 1) K = 1
ess = %
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + 8 + Kd s 5 s(s + 1) C(s) − PD 制御器 C(s) = 8 + Kd ·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 1)) Kp = 8 ζ = 0.8
Kd = s