1.抵抗の直列・並列ふつう
R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 9 VR1 = 5 ΩR2 = 12 ΩR3 = 2 ΩR4 = 6 Ω
IR2 = A
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 = 5 VR1 = 8 ΩR2 = 12 ΩR3 = 8 ΩR4 = 6 ΩR5 = 30 ΩR6 = 12 Ω
IR1 = A
3.節点解析ふつう
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 VIs = 1.5 AR1 = 20 ΩR2 = 15 ΩR3 = 5 ΩR4 = 4 Ω
IR1 = A
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、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 = 15 VIs = 4 AVs = 8 VR1 = 8 ΩR2 = 8 ΩR3 = 6 Ω
Ix = A
5.網目解析ふつう
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 VV2 = 6 VR1 = 5 ΩR2 = 2 ΩR3 = 10 Ω
VR2 = V
6.網目解析むずかしい
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 VV2 = 36 VR1 = 4 ΩR2 = 2 ΩR3 = 12 ΩR4 = 5 ΩR5 = 15 Ω
IR4 = 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 R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 10 VIs = 1.5 AR1 = 10 ΩR2 = 10 ΩR3 = 6 ΩR4 = 8 Ω
IR1 = 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 = 6 VIs = 4 AV2 = 12 VR1 = 4 ΩR2 = 30 ΩR3 = 3 ΩR4 = 25 Ω
VR2 = V
9.テブナン・ノートンふつう
端子 a–b から見たテブナン電圧 Vth を求めよ。
V1 = 9 VR1 = 2 ΩR2 = 12 ΩR3 = 6 Ω
Vth = V
10.テブナン・ノートンむずかしい
a–b 間に負荷 RL = 8 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 = 24 VIs = 4 AR1 = 5 ΩR2 = 6 ΩR3 = 15 ΩRL = 8 Ω
IL = A
11.RC・RL 過渡現象ふつう
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 = 10 ms でコイルに蓄えられているエネルギー W を mJ で求めよ。
Vs = 6 VR = 10 ΩL = 150 mHt = 10 ms
W = mJ
12.RC・RL 過渡現象むずかしい
t = 0 でスイッチが閉じる直前、コンデンサは図の極性で 10 V に充電されている。 vC が 10.6 V に達するまでの時間はいくらか。t を求めよ。
Vs = 12 VR = 10 kΩC = 68 µFvC(0) = 10 V
t = ms
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
直列 RLC 回路を 10 V(実効値)、1000 Hz の電源に接続する。 インピーダンスの位相角 φ を度で求めよ(電流が電圧より遅れるとき正)。
V = 10 V (rms)f = 1000 HzR = 100 ΩL = 200 mHC = 22 µF
φ = °
14.交流インピーダンスとフェーザむずかしい
直列 RLC 回路の R = 50 Ω、L = 20 mH、C = 0.1 µF である。 共振時の Q 値(尖鋭度)Q を求めよ。
R = 50 ΩL = 20 mHC = 0.1 µF
Q =
15.交流電力と力率ふつう
インピーダンス Z = 7 + j24 Ω の負荷が 230 V(実効値)の単相電源に接続されている。 負荷が消費する有効電力 P を求めよ。
V = 230 VZ = 7 + j24 Ω
P = W
16.交流電力と力率むずかしい
75 kVA の単相変圧器が、遅れ力率 0.65 で 33 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 = 75 kVAP1 = 33 kWpf1 = 0.65
ΔP = kW
17.三相電力ふつう
1 相あたりのインピーダンスが 24 + j7 Ω の平衡 Δ 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 VZ = 24 + j7 Ω 1 相あたり
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 0.7 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 0.92 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 = 250 kWpf1 = 0.7pf2 = 0.92VL = 400 Vf = 50 Hz
QC = kvar
19.変圧器ふつう
出力抵抗 32 Ω の増幅器が、理想変圧器を介して 2 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 32 Ω に見えなければならない。巻数比 a = N₁/N₂ を求めよ。
Rs = 32 ΩRL = 2 Ω
a =
20.変圧器むずかしい
単相 500 kVA の変圧器の鉄損は 3000 W、定格負荷での銅損は 4500 W である。 効率が最大になる負荷 Sη,max を kVA で求めよ。
S = 500 kVAPcore = 3000 WPcu,fl = 4500 W
Sη,max = kVA
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 = 4.7 kΩRf = 47 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 ±14 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 = 10 ms での出力電圧 Vout を求めよ。
Vin = 2.6 VR = 4.7 kΩC = 4.7 µFVsat = ±14 Vt = 10 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 270 Ω を通して 24 V を加え、2200 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 = 270 ΩRL = 2200 Ω
IZ = mA
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
β = 80 の NPN トランジスタが、VCC = 12 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 = 12 VRC = 1 kΩβ = 80Vin = 3.3 VVBE = 0.7 VVCE(sat) = 0.2 V
RB = kΩ
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −114 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 = −1148 bit
U =
26.記数法むずかしい
非圧縮の画像が 1920 × 1080 ピクセル、1 ピクセルあたり 24 ビットです。必要なメモリ M は何 KiB(1 KiB = 1024 バイト)ですか?
1920 × 1080 px24 bit/px1 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
カルノー図を使って F(A, B, C, D) = Σm(6, 7, 9, 11, 12, 13, 14, 15) の最小の積和形(SOP)を求めてください。リテラル L は合計でいくつ含まれますか(プライム付きの変数も 1 つのリテラルと数えます)?
F(A, B, C, D) = Σm(6, 7, 9, 11, 12, 13, 14, 15)
L =
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, 3, 5, 6, 15) + d(12, 13) 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, 3, 5, 6, 15) + d(12, 13)
L =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 36)/(s² + 6s + 34) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (3s + 36)/(s² + 6s + 34)t = 0.25 s
f(0.25) =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 5y = 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 = 0.75 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.75) を求めよ。
y″ + 2y′ + 5y = 4u′ + 7ut = 0.75 s
g(0.75) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 3) を、センサのゲインが H = 2 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) = 2/(s + 3)H = 2
τ = s
32.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 2/(s + 2) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.5 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 2/(s + 2)D = 5css ≤ 0.5
K =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 6/(s² + 3s + 6) で、単位ステップ入力を受ける。 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) = 6/(s² + 3s + 6)
ts = s
34.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 20)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 30 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 20))%OS = 30 %
K =
35.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 220 Ω, L = 4.7 mH です。22 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 = 220 ΩL = 4.7 mHf = 22 kHz
φ = °
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) = 114/(s(s + 2)(s + 8)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 114/(s(s + 2)(s + 8))
GM = dB
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 2)/((s − 4)(s + 5)) は s = 4 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 + 2)/((s − 4)(s + 5))
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 + 4)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.3 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4))ζ = 0.3
K =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 4·t²/2 が、G(s) = 5(s + 4)/(s²(s + 2)) 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) = 5(s + 4)/(s²(s + 2))r(t) = 4·t²/2
ess =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
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) = 10/(s(s + 6)) 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) = 10/(s(s + 6))K = 40
tp = s