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 = 24 VR1 = 6 ΩR2 = 8 ΩR3 = 4 ΩR4 = 5 Ω
Req = Ω
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 = 30 VR1 = 25 ΩR2 = 2 ΩR3 = 2 ΩR4 = 12 ΩR5 = 5 ΩR6 = 6 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、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。
Is = 2 AVs = 6 VR1 = 15 ΩR2 = 8 Ω
Ix = A
4.節点解析むずかしい
電流源を、A の節点電圧が VA = 10 V になるまで調整する。節点解析を使って電源電流 Is(向きは図のとおり)を求めよ。
V1 = 15 VR1 = 30 ΩR2 = 10 ΩR3 = 12 ΩR4 = 15 ΩVA = 10 V
Is = A
5.網目解析ふつう
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 = 6 VV2 = 24 VR1 = 4 ΩR2 = 20 ΩR3 = 5 Ω
VR3 = V
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 網目電流 I2(時計回り) を求めよ。
V1 = 18 VV2 = 6 VR1 = 25 ΩR2 = 6 ΩR3 = 3 ΩR4 = 5 ΩR5 = 5 Ω
I2 = 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 R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 10 VIs = 1 AR1 = 20 ΩR2 = 10 ΩR3 = 15 ΩR4 = 4 Ω
IR2 = A
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 = 24 VIs = 4 AV2 = 18 VR1 = 20 ΩR2 = 12 ΩR3 = 20 ΩR4 = 4 Ω
IR2 = A
9.テブナン・ノートンふつう
a–b 間に負荷 RL = 15 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 = 2 ΩR2 = 15 ΩR3 = 12 ΩRL = 15 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 = 15 VIs = 1 AR1 = 30 ΩR2 = 15 ΩR3 = 8 ΩRL = 3 Ω
IL = A
11.RC・RL 過渡現象ふつう
コイルには 0.5 A の定常電流が流れている。t = 0 にスイッチが R を通るループを閉じ、電源が切り離されるので、コイルの電流は R を通して減衰する。 t = 5 ms における電流 i を求めよ。
i(0) = 0.5 AR = 100 ΩL = 220 mHt = 5 ms
i = A
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 24 V に充電されている。 t = 150 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 9 VR = 2.2 kΩC = 220 µFvC(0) = 24 Vt = 150 ms
vC = V
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
直列 RLC 回路を 100 V(実効値)、500 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 = 500 HzR = 20 ΩL = 100 mHC = 22 µF
I = A
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 = 50 Ω、L = 100 mH、C = 2.2 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 = 50 ΩL = 100 mHC = 2.2 µF
B = Hz
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 0.6 で 18 kW を消費する。 線電流 I を求めよ。
P = 18 kWpf = 0.6V = 240 V
I = A
16.交流電力と力率むずかしい
24 V(実効値)、1000 Hz の電源の内部インピーダンスは Zs = 2 + j20 Ω である。負荷インピーダンス ZL は自由に選べる。 負荷に供給できる最大の有効電力 Pmax を求めよ。
Vs = 24 V (rms)f = 1000 HzZs = 2 + j20 Ω
Pmax = W
17.三相電力ふつう
三相誘導電動機が全負荷で 7.5 kW の機械出力を出している。この負荷での効率は 91%、力率は遅れ 0.85 である。電源の線間電圧は 400 V である。線電流 IL を求めよ。
Pout = 7.5 kWη = 91%cos φ = 0.85VL = 400 V
IL = A
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、690 V(線間)、50 Hz の電源から遅れ力率 0.8 で 80 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。 コンデンサバンクが供給すべき全無効電力 QC を kvar で求めよ。
P = 80 kWpf1 = 0.8pf2 = 0.98VL = 690 Vf = 50 Hz
QC = kvar
19.変圧器ふつう
単相 15 kVA、4160/480 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 = 15 kVAV1 = 4160 VV2 = 480 V
IHV = A
20.変圧器むずかしい
単相 150 kVA の変圧器の鉄損は 1200 W である。 定格負荷、遅れ力率 0.8 での効率は 98.5% である。全負荷銅損 Pcu,fl を W で求めよ。
S = 150 kVAPcore = 1200 Wpf = 0.8η = 98.5%
Pcu,fl = 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。 反転入力の電圧 V− を求めよ。
V1 = 2.8 VV2 = 0.8 VR1 = R3 = 10 kΩR2 = R4 = 47 kΩ
V− = 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 = −0.8 VV2 = 0.2 VR1 = 22 kΩR2 = 1 kΩR3 = 4.7 kΩR4 = 47 kΩ
Vout = V
23.ダイオードとトランジスタふつう
β = 120 の NPN トランジスタが、VCC = 12 V から分圧バイアスされている:VCC とベースの間に R₁ = 22 kΩ、ベースと接地の間に R₂ = 8.2 kΩ。コレクタ抵抗は RC = 1.5 kΩ、エミッタ抵抗は RE = 1.5 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 = 12 VR1 = 22 kΩR2 = 8.2 kΩRC = 1.5 kΩRE = 1.5 kΩβ = 120
VCE = V
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
β = 200 の NPN トランジスタが、VCC = 24 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 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 = 24 VRC = 100 Ωβ = 200Vin = 3.3 VVBE = 0.7 VVCE(sat) = 0.2 Vオーバードライブ係数 = 2
RB = kΩ
25.記数法ふつう
−25 を 8 ビットの 2 の補数パターンで表しなさい。そのパターンを符号なし 2 進数として読むと、10 進数での値 U はいくつですか?
N = −258 bit
U =
26.記数法むずかしい
ビットを 0111 0110 AND 0101 0011 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?
0111 0110AND0101 0011
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, 3, 5, 11, 12, 13) 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, 3, 5, 11, 12, 13)
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
正エッジトリガの D フリップフロップが Q = 0 から始まり、図の入力を受け取ります。Q が 1 から 0 に戻る最初のクロックエッジをクリックしてください。
Q₀ = 0D
- 1クロックエッジ 1
- 2クロックエッジ 2
- 3クロックエッジ 3
- 4クロックエッジ 4
- 5クロックエッジ 5
- 6クロックエッジ 6
- 7クロックエッジ 7
- 8クロックエッジ 8
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 30)/(s² + 2s + 1) の f(t) を求め、f(1.2) を計算せよ。
F(s) = (s + 30)/(s² + 2s + 1)t = 1.2 s
f(1.2) =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 6y′ + 5y = 3u′ + 14u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.4 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.4) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 3u′ + 14ut = 0.4 s
g(0.4) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 6)) 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 + 6))単位負帰還
K =
32.ブロック線図むずかしい
G₁ = 13/(s + 4)、G₂ = 6/(s + 1)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 4、外側の負帰還 H₂ = 0.25 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 13/(s + 4)G₂ = 6/(s + 1)H₁ = 4H₂ = 0.25
T(0) =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 73/(s² + 7s + 73) 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) = 73/(s² + 7s + 73)
ts = 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 + 16)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 10 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 16))%OS = 10 %
K =
35.ボード線図と余裕ふつう
ω = 0.5 rad/s における G(s) = 96/((s + 1)(s + 8)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 96/((s + 1)(s + 8))ω = 0.5 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) = 76/(s(s + 2)(s + 6)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 76/(s(s + 2)(s + 6))
ω180 = rad/s
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 8)/((s − 4)(s + 3)) は s = 4 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 + 8)/((s − 4)(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
L(s) = K/((s + 4)(s² + 6s + 13)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 4)(s² + 6s + 13))
θd = °
39.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 1t が、G(s) = 20(s + 1)/(s(s + 1)(s + 2)) 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 + 1)/(s(s + 1)(s + 2))r(t) = 1t
ess =
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 + 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) = 10/(s(s + 4))K = 2
ts = s