1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 2 Ω IR1 R3 = 4 Ω + − V1 10 V R2 15 Ω A R4 10 Ω B 電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 10 V R1 = 2 Ω R2 = 15 Ω R3 = 4 Ω R4 = 10 Ω
IR1 = A
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 8 Ω IR1 R3 = 15 Ω R5 = 3 Ω + − V1 9 V R2 5 Ω A R4 3 Ω B R6 10 Ω 電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 9 V R1 = 8 Ω R2 = 5 Ω R3 = 15 Ω R4 = 3 Ω R5 = 3 Ω R6 = 10 Ω
IR1 = A
3. 節点解析 ふつう
R1 = 6 Ω R3 = 6 Ω + − V1 12 V R2 5 Ω A R4 12 Ω B Is 5 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 = 12 V Is = 5 A R1 = 6 Ω R2 = 5 Ω R3 = 6 Ω R4 = 12 Ω
PIs = W
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 6 Ω R3 = 30 Ω + − V1 36 V R2 20 Ω A R4 8 Ω IR4 B 0.5·VA ひし形は電圧制御電流源で、0.5·VA (VA を V で表したとき A 単位)の電流を節点 B に上向きに押し込む。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 = 36 V R1 = 6 Ω R2 = 20 Ω R3 = 30 Ω R4 = 8 Ω g = 0.5 A/V
IR4 = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 6 Ω R2 = 10 Ω + − V1 24 V R3 10 Ω A + − V2 6 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 = 24 V V2 = 6 V R1 = 6 Ω R2 = 10 Ω R3 = 10 Ω
I2 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 25 Ω R2 = 8 Ω R3 = 12 Ω + − VR3 + − V1 15 V R4 6 Ω A R5 10 Ω B + − V2 12 V I1 I2 I3 網目解析を使って 図の極性での R3 の両端電圧 VR3 を求めよ。
V1 = 15 V V2 = 12 V R1 = 25 Ω R2 = 8 Ω R3 = 12 Ω R4 = 6 Ω R5 = 10 Ω
VR3 = V
7. 重ね合わせの理 ふつう
R1 = 5 Ω IR1 R3 = 8 Ω + − V1 30 V R2 15 Ω A R4 20 Ω B Is 2 A 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 = 30 V Is = 2 A R1 = 5 Ω R2 = 15 Ω R3 = 8 Ω R4 = 20 Ω
IR1 = A
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 2 Ω R2 = 5 Ω R4 = 10 Ω + − V1 36 V R3 2 Ω IR3 A Is 4 A B − + V2 6 V 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 = 36 V Is = 4 A V2 = 6 V R1 = 2 Ω R2 = 5 Ω R3 = 2 Ω R4 = 10 Ω
IR3 = A
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 15 Ω R3 = 20 Ω + − V1 6 V R2 20 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 = 6 V R1 = 15 Ω R2 = 20 Ω R3 = 20 Ω
IN = A
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 30 Ω R3 = 4 Ω + − V1 30 V R2 8 Ω A Is 2.5 A B RL 10 Ω IL a–b 間に負荷 RL = 10 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 = 30 V Is = 2.5 A R1 = 30 Ω R2 = 8 Ω R3 = 4 Ω RL = 10 Ω
IL = A
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
+ − Vs 9 V t = 0 R = 15 Ω L 10 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 = 1 ms における電流 i を求めよ。
Vs = 9 V R = 15 Ω L = 10 mH t = 1 ms
i = A
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 9 V t = 0 R = 4.7 kΩ C 47 µF + − vC vC (0) = 6 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 6 V に充電されている。 t = 100 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 9 V R = 4.7 kΩ C = 47 µF vC (0) = 6 V t = 100 ms
vC = V
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
10 V 60 Hz R = 20 Ω L = 250 mH C = 100 µF 直列 RLC 回路を 10 V(実効値)、60 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 = 60 Hz R = 20 Ω L = 250 mH C = 100 µF
φ = °
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
V f R = 10 Ω L = 10 mH C = 0.47 µF 直列 RLC 回路の R = 10 Ω、L = 10 mH、C = 0.47 µF である。 共振時の Q 値(尖鋭度)Q を求めよ。
R = 10 Ω L = 10 mH C = 0.47 µF
Q =
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 0.9 で 36 kW を消費する。 モーターの無効電力 Q を求めよ。
P = 36 kW pf = 0.9 V = 240 V
Q = kvar
16. 交流電力と力率 むずかしい
400 V 50 Hz 負荷 27 kW, 0.7 C 150 µF I 単相負荷が 400 V、50 Hz の電源から、遅れ力率 0.7 で 27 kW を消費する。150 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 = 27 kW pf1 = 0.7 V = 400 V f = 50 Hz C = 150 µF
cos φ =
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 208 V Z = 8 + j6 Ω 1 相あたり
1 相あたりのインピーダンスが 8 + j6 Ω の平衡 Δ 結線負荷が、線間電圧 208 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 = 208 V Z = 8 + j6 Ω 1 相あたり
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、400 V(線間)、50 Hz の電源から遅れ力率 0.65 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 0.98 に改善する。有効電力は変わらない。 コンデンサは Δ 結線である。各コンデンサの静電容量 Cph を µF で求めよ。
P = 120 kW pf1 = 0.65 pf2 = 0.98 VL = 400 V f = 50 Hz
Cph = µF
19. 変圧器 ふつう
出力抵抗 72 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 72 Ω に見えなければならない。巻数比 a = N₁/N₂ を求めよ。
Rs = 72 Ω RL = 2 Ω
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 1000 W である。 この変圧器が定格 kVA の 50% を遅れ力率 0.85 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 = 250 W Pcu,fl = 1000 W x = 0.5 pf = 0.85
Ploss = W
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout Rf = ? R1 = 47 kΩ Vin この非反転増幅器の電圧利得を 25 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 47 kΩ Av = 25
Rf = kΩ
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout Rf = 100 kΩ V1 = 0.1 V R1 = 10 kΩ V2 = 0.2 V R2 = 100 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 = 0.1 V V2 = 0.2 V R1 = 10 kΩ R2 = 100 kΩ Rf = 100 kΩ
Vout = V
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
+ − 9 V 270 Ω 6.2 V 1000 Ω IZ = ? 6.2 V のツェナーレギュレータに 270 Ω を通して 9 V を加え、1000 Ω の負荷に供給します。ツェナー電流 IZ を求めなさい。
Vin = 9 V VZ = 6.2 V R = 270 Ω RL = 1000 Ω
IZ = mA
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
RC = 680 Ω β = 50 VCC = 5 V 3.3 V RB = ? β = 50 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 680 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 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。 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 10 倍に設計する。RB を kΩ で求めよ。
VCC = 5 V RC = 680 Ω β = 50 Vin = 3.3 V VBE = 0.7 V VCE(sat) = 0.2 V オーバードライブ係数 = 10
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 −101 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 = −101 8 bit
U =
26. 記数法 むずかしい
12 ビットの 2 の補数, N = ? ? 符号 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
12 ビットの 2 の補数で表せる最小(最も負の)整数 N はいくつですか?
12 bit
N =
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
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1
このカルノー図には、隣り合う 1 をもたない 1 がちょうど 1 つあり、最小の SOP 形では 1 セルのグループ(4 リテラルの完全な最小項)のままです。図の端をまたぐ隣接も数えます。そのセルをクリックしてください。
F = Σm(1, 3, 6, 9, 11, 13)
1 AB = 00, CD = 00 2 AB = 00, CD = 01 3 AB = 00, CD = 11 4 AB = 00, CD = 10 5 AB = 01, CD = 00 6 AB = 01, CD = 01 7 AB = 01, CD = 11 8 AB = 01, CD = 10 9 AB = 11, CD = 00 10 AB = 11, CD = 01 11 AB = 11, CD = 11 12 AB = 11, CD = 10 13 AB = 10, CD = 00 14 AB = 10, CD = 01 15 AB = 10, CD = 11 16 AB = 10, CD = 10 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 MOD-9 同期式 mod-9 カウンタ は 0, 1, …, 8 と数えて 0 に戻ります。初期値は 0 です。23 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 23 N = 9
Q =
29. ラプラス変換 ふつう
F(s) = (3s + 31)/(s² + 8s + 25) 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 + 31)/(s² + 8s + 25) t = 0.25 s
f(0.25) =
30. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.4 y(0.4) = ? ある系が y″ + 8y′ + 12y = 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 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.4) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 30·u(t) u(t) = 5 y(0) = 0, y′(0) = 0 t = 0.4 s
y(0.4) =
31. ブロック線図 ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 15)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 15)) 単位負帰還
K =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K コントローラ + D(s) + 7 s + 5 プラント C(s) − 比例コントローラ K が、プラント G(s) = 7/(s + 5) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 2.8 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 7/(s + 5) D = 10 css ≤ 2.8
K =
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 77/(s² + 6s + 77) 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) = 77/(s² + 6s + 77)
%OS = %
34. ステップ応答 むずかしい
k = 800 N/m c = 13 N·s/m m = 2.5 kg F = 50 N x(t) 質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 13 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 50 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 2.5 kg k = 800 N/m c = 13 N·s/m F = 50 N
xmax = mm
35. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 1 10 100 −40 −20 0 20 ω (rad/s) ω = 2 ω = 2 rad/s における G(s) = 175/((s + 5)(s + 7)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 175/((s + 5)(s + 7)) ω = 2 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = K/(s(s + 2)(s + 7)) である。 ゲイン余裕が 12 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 7)) GM = 12 dB
K =
37. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + 50 1 s(s + 3)(s + 4) C(s) + 図のループは正帰還で、L(s) = 50/(s(s + 3)(s + 4)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 50/(s(s + 3)(s + 4))
N =
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 + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 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 + 5))
sb =
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
R(s) + K = 10 2.5 0.5s + 1 C(s) − プロセス G(s) = 2.5/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 10 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) = 2.5/(0.5s + 1) K = 10
ess = %
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 16 4 s(s + 4) C(s) − 比例制御器 K = 16 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 4)) を制御しています。 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) = 4/(s(s + 4)) K = 16
ts = s