1.抵抗の直列・並列ふつう
電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 30 VR1 = 15 ΩR2 = 20 ΩR3 = 3 ΩR4 = 20 Ω
IR1 = 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 = 12 VR1 = 4 ΩR2 = 15 ΩR3 = 5 ΩR4 = 3 ΩR5 = 25 ΩR6 = 2 Ω
IR1 = A
3.節点解析ふつう
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 節点電圧 VB(接地基準) を求めよ。
Is = 1 AVs = 10 VR1 = 3 ΩR2 = 2 Ω
VB = V
4.節点解析むずかしい
A と B の間の電圧源 Vₛ は + 端子が A にあるので、VA − VB = Vₛ となります。 スーパーノードを用いた節点解析で 節点電圧 VA(接地基準) を求めよ。
V1 = 30 VIs = 0.5 AVs = 5 VR1 = 20 ΩR2 = 8 ΩR3 = 4 Ω
VA = V
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 矢印の向きに R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 30 VV2 = 30 VR1 = 8 ΩR2 = 15 ΩR3 = 6 Ω
IR1 = A
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 = 6 VV2 = 30 VR1 = 8 ΩR2 = 5 ΩR3 = 8 ΩR4 = 30 ΩR5 = 4 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、R3 が消費する電力 PR3 を求めよ。
V1 = 18 VIs = 3 AR1 = 5 ΩR2 = 4 ΩR3 = 4 ΩR4 = 12 Ω
PR3 = W
8.重ね合わせの理むずかしい
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 = 10 VIs = 0.5 AV2 = 18 VR1 = 6 ΩR2 = 8 ΩR3 = 3 ΩR4 = 8 Ω
IR2 = A
9.テブナン・ノートンふつう
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 VR1 = 15 ΩR2 = 20 ΩR3 = 15 Ω
IN = A
10.テブナン・ノートンむずかしい
a–b 間に負荷 RL = 3 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 = 3 AR1 = 3 ΩR2 = 12 ΩR3 = 15 ΩRL = 3 Ω
IL = A
11.RC・RL 過渡現象ふつう
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 = 30 VR1 = 2.2 kΩR2 = 6.8 kΩC = 47 µF
τ = ms
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 4 V に充電されている。 t = 40 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 10 VR = 3.3 kΩC = 22 µFvC(0) = 4 Vt = 40 ms
vC = V
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
抵抗とコイルが並列に、12 V(実効値)、60 Hz の電源に接続されている。 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 = 12 V (rms)f = 60 HzR = 80 ΩL = 100 mH
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 = 5 Ω、L = 10 mH、C = 10 µF である。 帯域幅 B(半電力周波数の間の帯域の幅)を Hz で求めよ。
R = 5 ΩL = 10 mHC = 10 µF
B = Hz
15.交流電力と力率ふつう
インピーダンス Z = 24 + j7 Ω の負荷が 230 V(実効値)の単相電源に接続されている。 負荷が消費する無効電力 Q を求めよ。
V = 230 VZ = 24 + j7 Ω
Q = var
16.交流電力と力率むずかしい
単相負荷が 240 V、50 Hz の電源から遅れ力率 0.7 で 5 kW を消費する。並列にコンデンサをつないで力率を 0.95 に改善する。 新しい線電流 Inew を求めよ。
P = 5 kWpf1 = 0.7pf2 = 0.95V = 240 Vf = 50 Hz
Inew = A
17.三相電力ふつう
平衡三相負荷が、線間電圧 690 V の電源から線電流 50 A を流している。力率は遅れ 0.88 である。負荷が消費する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 690 VIL = 50 Acos φ = 0.88
P = kW
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、480 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.8 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 = 150 kWpf1 = 0.8pf2 = 0.92VL = 480 Vf = 60 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
巻数比 N₁:N₂ = 20:1 の理想変圧器の一次巻線に 2400 V を加える。二次巻線に 6 Ω の抵抗を接続する。一次電流 I1 を求めよ。
N1:N2 = 20:1V1 = 2400 VRL = 6 Ω
I1 = A
20.変圧器むずかしい
単相 250 kVA の変圧器の鉄損は 750 W、定格負荷での銅損は 1875 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 = 250 kVAPcore = 750 WPcu,fl = 1875 Wx = 0.25pf = 0.9
Ploss = W
21.オペアンプ回路ふつう
差動増幅器は ±15 V 電源の理想オペアンプを使い、R3 = R1、R4 = R2 である。 出力電圧 Vout を求めよ。
V1 = −0.2 VV2 = 2.5 VR1 = R3 = 4.7 kΩR2 = R4 = 10 kΩ
Vout = V
22.オペアンプ回路むずかしい
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 VV2 = 1.9 VR1 = 1 kΩR2 = 4.7 kΩRf = 22 kΩ
If = mA
23.ダイオードとトランジスタふつう
β = 150 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 = 39 kΩ、ベースと接地の間に R₂ = 8.2 kΩ。コレクタ抵抗は RC = 4.7 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 VR1 = 39 kΩR2 = 8.2 kΩRC = 4.7 kΩRE = 2.2 kΩβ = 150
VCE = V
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
6.2 V のツェナーレギュレータに 100 Ω の直列抵抗があります。入力は 16 V まで上がることがあり、負荷が外れることもあります。ツェナーが消費しなければならない最大電力 PZ,max を求めなさい。
Vin,max = 16 VVZ = 6.2 VR = 100 Ω
PZ,max = mW
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −40 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 = −408 bit
U =
26.記数法むずかしい
20 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?
20 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
F = ABC′ + A′BC′ + AB′C′ を最小の積和形に簡単化してください。簡単化した式に含まれるリテラル L はいくつですか?
F = ABC′ + A′BC′ + AB′C′
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
mod-60 カウンタが、最小個数のフリップフロップでつくられています。使われない状態 U はいくつありますか?
N = 60
U =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 28)/(s² + 11s + 28) である。その逆変換は f(t) = A·e−4t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (3s + 28)/(s² + 11s + 28)
A =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 12y = 48·u(t) に従い、y(0) = 4、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.3) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 48·u(t)y(0) = 4y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.3 s
y(0.3) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 3)) 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 + 3))単位負帰還
K =
32.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 5)(s + 6)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 5)(s + 6))単位負帰還
Kmax =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 52/(s² + 7s + 52) 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) = 52/(s² + 7s + 52)
ts = s
34.ステップ応答むずかしい
質量 m = 0.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 100 N/m のばねと粘性ダンパ c = 8 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 = 25 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 0.5 kgk = 100 N/mc = 8 N·s/mF = 25 N
ζ =
35.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 1260/((s + 7)(s + 18)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1260/((s + 7)(s + 18))ω = 2 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = K/(s(s + 1)(s + 3)) である。 ゲイン余裕が 6 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 3))GM = 6 dB
K =
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 8)/(s(s + 2)(s + 4))、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 + 8)/(s(s + 2)(s + 4))
Kmax =
38.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))s = −0.5
K =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 20(s + 2)/(s(s + 1)(s + 5)) 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) = 20(s + 2)/(s(s + 1)(s + 5))r(t) = 2t
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