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 = 15 VR1 = 20 ΩR2 = 2 ΩR3 = 4 ΩR4 = 5 Ω
IR1 = A
2.抵抗の直列・並列むずかしい
R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 12 VR1 = 3 ΩR2 = 12 ΩR3 = 15 ΩR4 = 15 ΩR5 = 6 ΩR6 = 5 Ω
IR2 = 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 = 10 VIs = 3 AR1 = 4 ΩR2 = 15 ΩR3 = 3 ΩR4 = 8 Ω
IR1 = A
4.節点解析むずかしい
ひし形は電圧制御電流源で、0.1·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 = 6 VR1 = 8 ΩR2 = 25 ΩR3 = 10 ΩR4 = 4 Ωg = 0.1 A/V
IR4 = A
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 = 12 VV2 = 6 VR1 = 12 ΩR2 = 4 ΩR3 = 3 Ω
IR1 = A
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 図の極性での R4 の両端電圧 VR4 を求めよ。
V1 = 10 VV2 = 30 VR1 = 8 ΩR2 = 5 ΩR3 = 3 ΩR4 = 25 ΩR5 = 25 Ω
VR4 = V
7.重ね合わせの理ふつう
重ね合わせの理を使って、R2 が消費する電力 PR2 を求めよ。
V1 = 9 VIs = 2.5 AR1 = 2 ΩR2 = 12 ΩR3 = 12 ΩR4 = 12 Ω
PR2 = 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 図の極性での R2 の両端電圧 VR2 を求めよ。
V1 = 24 VIs = 5 AV2 = 30 VR1 = 25 ΩR2 = 12 ΩR3 = 25 ΩR4 = 20 Ω
VR2 = V
9.テブナン・ノートンふつう
a–b 間に負荷 RL = 12 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 VR1 = 15 ΩR2 = 6 ΩR3 = 8 ΩRL = 12 Ω
IL = 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 = 18 VIs = 5 AR1 = 30 ΩR2 = 25 ΩR3 = 25 ΩRL = 3 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 = 1 ms におけるコイルの電圧 vL を求めよ。
Vs = 15 VR = 33 ΩL = 10 mHt = 1 ms
vL = V
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 20 V に充電されている。 vC が 15.8 V に達するまでの時間はいくらか。t を求めよ。
Vs = 6 VR = 1 kΩC = 68 µFvC(0) = 20 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 120 V(実効値)、60 Hz の電源に接続する。 回路の力率 cos φ を求めよ。
V = 120 V (rms)f = 60 HzR = 80 ΩL = 50 mHC = 4.7 µF
cos φ =
14.交流インピーダンスとフェーザむずかしい
直列 RLC 回路を、周波数を回路の共振周波数に設定した 2 V(実効値)の電源で駆動する。コイルの両端の電圧の実効値 VL を求めよ。
V = 2 V (rms)R = 5 ΩL = 10 mHC = 0.47 µF
VL = V
15.交流電力と力率ふつう
2 つの負荷が 240 V の単相電源に並列に接続されている:遅れ力率 0.8 の 11 kW の負荷と、遅れ力率 0.9 の 16 kW の負荷。 電源から流れる全電流 I を求めよ。
V = 240 VP1 = 11 kW, pf1 = 0.8 遅れP2 = 16 kW, pf2 = 0.9 遅れ
I = A
16.交流電力と力率むずかしい
100 kVA の単相変圧器が、遅れ力率 0.85 で 68 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 = 100 kVAP1 = 68 kWpf1 = 0.85
ΔP = kW
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 15 A を流している。力率は遅れ 0.95 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 = 15 Acos φ = 0.95
P = kW
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、415 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.78 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 0.9 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 = 150 kWpf1 = 0.78pf2 = 0.9VL = 415 Vf = 60 Hz
QC = kvar
19.変圧器ふつう
単相 100 kVA、2400/240 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 = 100 kVAV1 = 2400 VV2 = 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 250 W、定格負荷での銅損は 625 W である。 効率が最大になる負荷 Sη,max を kVA で求めよ。
S = 50 kVAPcore = 250 WPcu,fl = 625 W
Sη,max = kVA
21.オペアンプ回路ふつう
この非反転増幅器の電圧利得を 2 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 10 kΩAv = 2
Rf = kΩ
22.オペアンプ回路むずかしい
2 つの理想オペアンプ段が縦続接続されている:反転増幅器(R1、Rf1)の後に非反転増幅器(接地側に R2、帰還側に Rf2)が続く。どちらも ±15 V 電源で動作する。 全体の電圧利得 Av = Vout/Vin を求めよ。
R1 = 22 kΩRf1 = 47 kΩR2 = 2 kΩRf2 = 2 kΩ
Av =
23.ダイオードとトランジスタふつう
5.1 V のツェナーレギュレータに 150 Ω を通して 24 V を加え、470 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 = 5.1 VR = 150 ΩRL = 470 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 220 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 4 倍に設計する。RB を kΩ で求めよ。
VCC = 9 VRC = 220 Ωβ = 150Vin = 5 VVBE = 0.7 VVCE(sat) = 0.2 Vオーバードライブ係数 = 4
RB = kΩ
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −98 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 = −988 bit
U =
26.記数法むずかしい
ビットを 1011 0001 >> 1 の 8 ビットの結果に設定します。結果の値 R は 10 進でいくつですか?
1011 0001>> 1
R =
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(0, 2, 4, 5, 6, 9, 11, 13, 14, 15) の最小の積和形(SOP)を求めてください。積項 N はいくつありますか?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 4, 5, 6, 9, 11, 13, 14, 15)
N =
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
4 ビットのリングカウンタ Q₃Q₂Q₁Q₀ は 1010 から始まります。クロックエッジごとにビットは 1 つ右へシフトし(Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀)、Q₃ には Q₀ が入ります。3 クロックエッジのあとの状態 Q = Q₃Q₂Q₁Q₀ を 10 進数で答えてください。
Q₃Q₂Q₁Q₀ = 10103
Q =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 37)/(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) = (s + 37)/(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 y″ + 3y′ + 2y = 2·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 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.6) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 2·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.6 s
y(0.6) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 5) には、ゲイン H₁ = 0.5 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 = 6 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) = 3/(s + 5)H₁ = 0.5K = 6
T(0) =
32.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 23 が、プラント G(s) = 5/(s + 2) 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 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 23G(s) = 5/(s + 2)D = 5R = 0
css =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 90/(s² + 7s + 90) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 90/(s² + 7s + 90)
ωn = rad/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 + 6)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 20 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 6))%OS = 20 %
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 = 22 mH です。320 Hz 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 = 22 mHf = 320 Hz
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) = 354/(s(s + 5)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 354/(s(s + 5)(s + 9))
GM = dB
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 8)) 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(s + 1)(s + 8))
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 + 2)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −1.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 6))s = −1.5
K =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 25 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 25 %
K =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 2 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 2)) 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) = 10/(s(s + 2))K = 2
ts = s