1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 4 Ω R3 = 5 Ω + − V1 6 V R2 5 Ω IR2 A R4 8 Ω B R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 6 V R1 = 4 Ω R2 = 5 Ω R3 = 5 Ω R4 = 8 Ω
IR2 = A
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 10 Ω R3 = 20 Ω R5 = 10 Ω + − V1 30 V R2 8 Ω IR2 A R4 15 Ω B R6 12 Ω R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 30 V R1 = 10 Ω R2 = 8 Ω R3 = 20 Ω R4 = 15 Ω R5 = 10 Ω R6 = 12 Ω
IR2 = A
3. 節点解析 ふつう
R1 = 4 Ω R3 = 20 Ω + − V1 9 V R2 6 Ω A R4 2 Ω B Is 2 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 = 9 V Is = 2 A R1 = 4 Ω R2 = 6 Ω R3 = 20 Ω R4 = 2 Ω
PIs = W
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 10 Ω − + Vs = 12 V Ix + − V1 36 V R2 25 Ω A R3 4 Ω B Is 0.5 A 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 = 36 V Is = 0.5 A Vs = 12 V R1 = 10 Ω R2 = 25 Ω R3 = 4 Ω
Ix = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 3 Ω R2 = 3 Ω + − V1 15 V R3 4 Ω A + − V2 10 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 = 15 V V2 = 10 V R1 = 3 Ω R2 = 3 Ω R3 = 4 Ω
I1 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 3 Ω R2 = 25 Ω R3 = 25 Ω + − V1 15 V R4 8 Ω IR4 A R5 5 Ω B + − V2 10 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 = 10 V R1 = 3 Ω R2 = 25 Ω R3 = 25 Ω R4 = 8 Ω R5 = 5 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 = 4 V、Is = 6 mA のとき I = 6.1 mA、Vs = 12 V、Is = 8 mA のとき I = 10.8 mA。Vs = 8 V、Is = 10 mA のときの負荷電流 I を求めよ。
4 V, 6 mA → 6.1 mA 12 V, 8 mA → 10.8 mA Vs = 8 V, Is = 10 mA
I = mA
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 = 13.5 mA。V1 を 2 倍にし、他の 2 つはそのままのとき I = 8.5 mA。Is の向きを逆にし、他の 2 つはそのままのとき I = −8.5 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 = 13.5 mA 2·V1 : I = 8.5 mA −Is : I = −8.5 mA
I = mA
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 20 Ω R3 = 6 Ω + − V1 30 V R2 15 Ω A a b
端子 a–b から見たテブナン電圧 Vth を求めよ。
V1 = 30 V R1 = 20 Ω R2 = 15 Ω R3 = 6 Ω
Vth = V
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 25 Ω R3 = 8 Ω + − V1 12 V R2 8 Ω A Is 2.5 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 = 12 V Is = 2.5 A R1 = 25 Ω R2 = 8 Ω R3 = 8 Ω
IN = A
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
+ − Vs 12 V t = 0 R1 = 1 kΩ R2 = 10 kΩ C 10 µF + − vC
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 = 12 V R1 = 1 kΩ R2 = 10 kΩ C = 10 µF
τ = ms
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 30 V t = 0 で開く R1 = 6.8 kΩ R2 = 3.3 kΩ C 100 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 = 750 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 30 V R1 = 6.8 kΩ R2 = 3.3 kΩ C = 100 µF t = 750 ms
vC = V
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
V f0 = 100 Hz R L = 10 mH C = ? L = 10 mH の直列 RLC 回路を 100 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 = 100 Hz L = 10 mH
C = µF
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
120 V 50 Hz R = 50 Ω L = 150 mH C = 10 µF + − VC 直列 RLC 回路を 120 V(実効値)、50 Hz の電源に接続する。 コンデンサの両端電圧の実効値 VC を求めよ。
V = 120 V (rms) f = 50 Hz R = 50 Ω L = 150 mH C = 10 µF
VC = 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 9 A と 540 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 V I = 9 A P = 540 W
R = Ω
16. 交流電力と力率 むずかしい
230 V 60 Hz 負荷 15 kW, 0.75 C 330 µF I 単相負荷が 230 V、60 Hz の電源から、遅れ力率 0.75 で 15 kW を消費する。330 µF のコンデンサを負荷と並列に接続する。 電源から見た新しい力率 cos φ を求めよ。
P = 15 kW pf1 = 0.75 V = 230 V f = 60 Hz C = 330 µF
cos φ =
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 690 V IL = ? M 45 kW, η = 93% cos φ = 0.85 三相誘導電動機が全負荷で 45 kW の機械出力を出している。この負荷での効率は 93%、力率は遅れ 0.85 である。電源の線間電圧は 690 V である。線電流 IL を求めよ。
Pout = 45 kW η = 93% cos φ = 0.85 VL = 690 V
IL = A
18. 三相電力 むずかしい
P = 150 kW φ1 S1 Q2 QC = ?
平衡三相負荷が、480 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.7 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 0.92 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 = 150 kW pf1 = 0.7 pf2 = 0.92 VL = 480 V f = 60 Hz
QC = kvar
19. 変圧器 ふつう
480 V 240 V IHV = ? ILV 25 kVA 単相 25 kVA、480/240 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 = 25 kVA V1 = 480 V V2 = 240 V
IHV = A
20. 変圧器 むずかしい
単相 50 kVA の変圧器の鉄損は 200 W、定格負荷での銅損は 800 W である。 この変圧器が定格 kVA の 25% を遅れ力率 0.9 で供給している。この負荷での全損失 Ploss を W で求めよ。
S = 50 kVA Pcore = 200 W Pcu,fl = 800 W x = 0.25 pf = 0.9
Ploss = W
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout Rf = ? R1 = 2 kΩ Vin この非反転増幅器の電圧利得を 8 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 2 kΩ Av = 8
Rf = kΩ
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout Rf = 10 kΩ V1 = −0.9 V R1 = 2 kΩ V2 = 0.6 V R2 = 22 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 = −0.9 V V2 = 0.6 V R1 = 2 kΩ R2 = 22 kΩ Rf = 10 kΩ
If = mA
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
RC = 1 kΩ β = 100 RE = 2.2 kΩ VCC = 20 V R1 = 82 kΩ R2 = 12 kΩ β = 100 の NPN トランジスタが、VCC = 20 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 = 12 kΩ。コレクタ抵抗は RC = 1 kΩ、エミッタ抵抗は RE = 2.2 kΩ 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–エミッタ間電圧 VCE を求めよ。
VCC = 20 V R1 = 82 kΩ R2 = 12 kΩ RC = 1 kΩ RE = 2.2 kΩ β = 100
VCE = V
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
RC = 100 Ω β = 80 VCC = 5 V 5 V RB = ? β = 80 の NPN トランジスタが、VCC = 5 V とコレクタの間に接続された 100 Ω 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 5 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。 確実にスイッチングさせるため、ベース電流を飽和に必要な最小値の 2 倍に設計する。RB を kΩ で求めよ。
VCC = 5 V RC = 100 Ω β = 80 Vin = 5 V VBE = 0.7 V VCE(sat) = 0.2 V オーバードライブ係数 = 2
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 −115 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 = −115 8 bit
U =
26. 記数法 むずかしい
8 bit 1 px 1280 px 720 px M = ? KiB
非圧縮の画像が 1280 × 720 ピクセル、1 ピクセルあたり 8 ビットです。必要なメモリ M は何 KiB(1 KiB = 1024 バイト)ですか?
1280 × 720 px 8 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 1 1 0 3 1 2 1 4 0 5 1 7 0 6
カルノー図を使って F(A, B, C) = Σm(1, 2, 4, 7) 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) = Σm(1, 2, 4, 7)
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
T Q0 Q0 T Q1 Q1 T Q2 Q2 T Q3 Q3 T Q4 Q4 CLK 5 ビットのリップル(非同期)カウンタが、それぞれ 5 ns の伝搬遅延をもつフリップフロップでつくられています。すべての出力は、次のクロックエッジの前に確定していなければなりません。最大のクロック周波数 fmax を求めてください。
n = 5 tpd = 5 ns
fmax = MHz
29. ラプラス変換 ふつう
F(s) = (4s + 40)/(s² + 4s + 8) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (4s + 40)/(s² + 4s + 8) t = 0.3 s
f(0.3) =
30. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.1 y(0.1) = ? ある系が y″ + 10y′ + 24y = 96·u(t) に従い、y(0) = 3、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(0.1) を求めよ。
y″ + 10y′ + 24y = 96·u(t) y(0) = 3 y′(0) = 0 u(t) = 10 t = 0.1 s
y(0.1) =
31. ブロック線図 ふつう
R(s) + 5 K + 2 s + 2 G(s) C(s) 2 H₁ − − 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 = 5 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 = 2 K = 5
T(0) =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 14 コントローラ + D(s) + 6 s + 3 プラント C(s) − 比例コントローラ K = 14 が、プラント G(s) = 6/(s + 3) 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 10 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 14 G(s) = 6/(s + 3) D = 10 R = 0
css =
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 35/(s² + 8s + 35) 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) = 35/(s² + 8s + 35)
%OS = %
34. ステップ応答 むずかしい
+ − 12 V R = 21 Ω L = 500 mH C = 47 µF vC R = 21 Ω、L = 500 mH、C = 47 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 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。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 21 Ω L = 500 mH C = 47 µF V = 12 V
%OS = %
35. ボード線図と余裕 ふつう
vin L = 100 mH C = 0.1 µF R = 20 Ω vout 図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 20 Ω の両端でとり、L = 100 mH、C = 0.1 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 20 Ω L = 100 mH C = 0.1 µF
BW = Hz
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 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 = ? ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 148/(s(s + 3)(s + 8)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 148/(s(s + 3)(s + 8))
ω180 = rad/s
37. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K s + 2 (s − 3)(s + 3) C(s) − 制御対象 G(s) = (s + 2)/((s − 3)(s + 3)) は s = 3 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 − 3)(s + 3))
Kmin =
38. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 5)/((s + 8)(s + 10)(s + 6)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 5)/((s + 8)(s + 10)(s + 6))
σa =
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 3t + 10 s(s + 1)(s + 10) C(s) − ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 10/(s(s + 1)(s + 10)) 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) = 10/(s(s + 1)(s + 10)) r(t) = 3t
ess =
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 10 1 s(s + 2) C(s) − 比例制御器 K = 10 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 2)) 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) = 1/(s(s + 2)) K = 10
tp = s