1.抵抗の直列・並列ふつう
電源 V1 から見た合成抵抗 Req を求めよ。
V1 = 12 VR1 = 15 ΩR2 = 10 ΩR3 = 5 ΩR4 = 6 Ω
Req = Ω
2.抵抗の直列・並列むずかしい
電源 V1 から見た合成抵抗 Req を求めよ。
V1 = 12 VR1 = 30 ΩR2 = 30 ΩR3 = 2 ΩR4 = 12 ΩR5 = 25 ΩR6 = 5 Ω
Req = Ω
3.節点解析ふつう
図のように、節点 A と接地の間に 3 本の枝が接続されている。節点解析を使って、枝 1 を矢印の向きに上向きに節点 A へ流れる電流 I1 を求めよ。
V1 = 9 VR1 = 20 ΩV2 = 12 VR2 = 5 ΩV3 = 24 VR3 = 12 Ω
I1 = A
4.節点解析むずかしい
ひし形は電圧制御電流源で、0.2·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 節点電圧 VB(接地基準) を求めよ。
V1 = 12 VR1 = 8 ΩR2 = 25 ΩR3 = 10 ΩR4 = 5 Ωg = 0.2 A/V
VB = V
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 矢印の向きに R3 を流れる電流 IR3 を求めよ。
V1 = 30 VV2 = 24 VR1 = 4 ΩR2 = 5 ΩR3 = 2 Ω
IR3 = 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 = 10 VV2 = 18 VR1 = 3 ΩR2 = 4 ΩR3 = 10 ΩR4 = 25 ΩR5 = 2 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 = 24 VIs = 5 AR1 = 10 ΩR2 = 20 ΩR3 = 2 ΩR4 = 4 Ω
IR1 = A
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 = 16 mA。V1 を 2 倍にし、他の 2 つはそのままのとき I = 19 mA。Is の向きを逆にし、他の 2 つはそのままのとき I = −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 = 16 mA2·V1: I = 19 mA−Is: I = −5 mA
I = mA
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 = 30 VR1 = 8 ΩR2 = 10 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 = 12 Ω を接続する。テブナン等価回路を使って、負荷で消費される電力 PL を求めよ。
V1 = 12 VIs = 4 AR1 = 3 ΩR2 = 12 ΩR3 = 20 ΩRL = 12 Ω
PL = W
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 におけるコイルの電圧 vL を求めよ。
Vs = 6 VR = 10 ΩL = 47 mHt = 10 ms
vL = V
12.RC・RL 過渡現象むずかしい
R2 の両端のスイッチは長い間閉じていたので、コイルの電流は定常である。t = 0 にスイッチが開く。 t = 0 からどれだけ後に、コイルの電流は 0.564 A に達するか。t を求めよ。
Vs = 12 VR1 = 20 ΩR2 = 5 ΩL = 33 mH
t = ms
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、24 V(実効値)、100 Hz の電源に接続されている。 インピーダンスの大きさ |Z| を求めよ。
V = 24 V (rms)f = 100 HzR = 60 ΩL = 20 mH
|Z| = Ω
14.交流インピーダンスとフェーザむずかしい
直列 RLC 回路を 100 V(実効値)、100 Hz の電源に接続する。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 100 V (rms)f = 100 HzR = 30 ΩL = 100 mHC = 22 µF
I = A
15.交流電力と力率ふつう
単相モーターが 230 V の電源から、遅れ力率 0.75 で 40 kW を消費する。 線電流 I を求めよ。
P = 40 kWpf = 0.75V = 230 V
I = A
16.交流電力と力率むずかしい
単相負荷が 240 V、60 Hz の電源から遅れ力率 0.6 で 25 kW を消費する。並列にコンデンサをつないで力率を 0.98 に改善する。 新しい線電流 Inew を求めよ。
P = 25 kWpf1 = 0.6pf2 = 0.98V = 240 Vf = 60 Hz
Inew = A
17.三相電力ふつう
平衡三相負荷が、線間電圧 480 V の電源から線電流 12 A を流している。力率は遅れ 0.8 である。負荷が消費する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 480 VIL = 12 Acos φ = 0.8
P = kW
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、480 V(線間)、50 Hz の電源から遅れ力率 0.75 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 0.9 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 = 0.75pf2 = 0.9VL = 480 Vf = 50 Hz
QC = kvar
19.変圧器ふつう
巻数比 N₁:N₂ = 5:1 の理想変圧器の一次巻線に 1150 V を加える。二次巻線に 20 Ω の抵抗を接続する。一次電流 I1 を求めよ。
N1:N2 = 5:1V1 = 1150 VRL = 20 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 である。 定格負荷、遅れ力率 0.95 での効率は 98.8% である。全負荷銅損 Pcu,fl を W で求めよ。
S = 250 kVAPcore = 750 Wpf = 0.95η = 98.8%
Pcu,fl = W
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。 出力電圧 Vout を求めよ。
Vin = 5 VRa = 4.7 kΩRb = 4.7 kΩR1 = 47 kΩRf = 47 kΩ
Vout = V
22.オペアンプ回路むずかしい
オペアンプは理想的で、±15 V 電源で動作する。 抵抗の比はそろっていない。出力電圧 Vout を求めよ。
V1 = 1.2 VV2 = 1.7 VR1 = 100 kΩR2 = 10 kΩR3 = 1 kΩR4 = 2 kΩ
Vout = V
23.ダイオードとトランジスタふつう
3.3 V のツェナーレギュレータに 680 Ω を通して 20 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 = 20 VVZ = 3.3 VR = 680 ΩRL = 1000 Ω
IZ = mA
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
β = 150 の NPN トランジスタが、VCC = 9 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 3.3 V のロジック出力からベース抵抗 RB = 33 kΩ を通して駆動される。VBE = 0.7 V、VCE(sat) = 0.2 V とする。 入力がハイのときのコレクタ電流 IC を mA で求めよ。まずトランジスタが飽和しているかどうかを判断せよ。
VCC = 9 VRC = 100 Ωβ = 150Vin = 3.3 VVBE = 0.7 VVCE(sat) = 0.2 VRB = 33 kΩ
IC = mA
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −17 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 = −178 bit
U =
26.記数法むずかしい
24 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?
24 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 = A′B′C + AB′C + AB 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 = A′B′C + AB′C + AB
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
3 ビット 2 進アップカウンタ は 3(10 進数、Q = 011)から始まります。10 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 = 310n = 3
Q =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = 31/(s² + 3s + 2) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−2t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = 31/(s² + 3s + 2)
A =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 4y = 10·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 1 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.75) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 10·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.75 s
y(0.75) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 32/(s + 10) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 10 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 32/(s + 10)H = 0.25R = 10
css =
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 + 8) 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 0.0625 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 2/(s + 8)D = 5css ≤ 0.0625
K =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 96/(s² + 12s + 96) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 96/(s² + 12s + 96)
tp = 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 + 5)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 5 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 5))%OS = 5 %
K =
35.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 495/((s + 11)(s + 15)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 495/((s + 11)(s + 15))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 + 4)(s + 8)) である。 ゲイン余裕が 8 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8))GM = 8 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 + 1)(s + 3)(s + 5))、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 + 1)(s + 3)(s + 5))
Kmax =
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 + 8)/((s + 6)(s + 4)(s + 2)(s + 10)) 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 + 8)/((s + 6)(s + 4)(s + 2)(s + 10))
σa =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 1)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t に定常偏差 0.05 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 1))r(t) = 10tess = 0.05
K =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 10 + 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 + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 2))Kp = 10ζ = 0.9
Kd = s