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 = 18 VR1 = 20 ΩR2 = 10 ΩR3 = 8 ΩR4 = 5 Ω
Req = Ω
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 = 36 VR1 = 3 ΩR2 = 5 ΩR3 = 10 ΩR4 = 2 ΩR5 = 10 ΩR6 = 6 Ω
IR2 = A
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 2 を矢印の向きに上向きに節点 A へ流れる電流 I2 を求めよ。
V1 = 10 VR1 = 20 ΩV2 = 18 VR2 = 10 ΩV3 = 6 VR3 = 6 Ω
I2 = A
4.節点解析むずかしい
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 = 5 VIs = 1 AV2 = 18 VR1 = 6 ΩR2 = 30 ΩR3 = 6 ΩR4 = 12 ΩR5 = 15 Ω
IR4 = A
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 網目電流 I1(時計回り) を求めよ。
V1 = 12 VV2 = 30 VR1 = 2 ΩR2 = 2 ΩR3 = 2 Ω
I1 = 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 R5 を流れる電流 IR5 を求めよ。
V1 = 6 VV2 = 30 VR1 = 4 ΩR2 = 20 ΩR3 = 12 ΩR4 = 12 ΩR5 = 8 Ω
IR5 = A
7.重ね合わせの理ふつう
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 = 3 AR1 = 15 ΩR2 = 5 ΩR3 = 15 ΩR4 = 20 Ω
VR2 = V
8.重ね合わせの理むずかしい
重ね合わせの理を使って、R1 が消費する電力 PR1 を求めよ。
V1 = 9 VIs = 2.5 AV2 = 30 VR1 = 8 ΩR2 = 2 ΩR3 = 4 ΩR4 = 2 Ω
PR1 = W
9.テブナン・ノートンふつう
a–b 間に負荷 RL = 4 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 VR1 = 4 ΩR2 = 12 ΩR3 = 5 ΩRL = 4 Ω
IL = A
10.テブナン・ノートンむずかしい
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 = 10 VIs = 0.5 AR1 = 2 ΩR2 = 20 ΩR3 = 5 Ω
IN = 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 でコイルに蓄えられているエネルギー W を mJ で求めよ。
Vs = 24 VR = 33 ΩL = 33 mHt = 1 ms
W = mJ
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 2 V に充電されている。 t = 750 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 24 VR = 3.3 kΩC = 100 µFvC(0) = 2 Vt = 750 ms
vC = V
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
L = 200 mH の直列 RLC 回路を 50 Hz で共振させなければならない。必要な静電容量 C を求めよ。
f0 = 50 HzL = 200 mH
C = µF
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 230 V(実効値)、500 Hz の電源に接続する。 回路の共振周波数 f0 を求めよ。
V = 230 V (rms)f = 500 HzR = 40 ΩL = 200 mHC = 22 µF
f0 = 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 0.9 で 5 kW を消費する。 線電流 I を求めよ。
P = 5 kWpf = 0.9V = 240 V
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 0.65 で 40 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 = 40 kWpf1 = 0.65
ΔP = kW
17.三相電力ふつう
平衡三相負荷が、線間電圧 400 V の電源から線電流 15 A を流している。力率は遅れ 0.9 である。負荷が消費する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 400 VIL = 15 Acos φ = 0.9
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 0.72 で 300 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 Y 結線である。各コンデンサの静電容量 Cph を µF で求めよ。
P = 300 kWpf1 = 0.72pf2 = 0.98VL = 415 Vf = 60 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
巻数比 N₁:N₂ = 4:1 の理想変圧器の一次巻線に 480 V を加える。二次巻線に 5 Ω の抵抗を接続する。一次電流 I1 を求めよ。
N1:N2 = 4:1V1 = 480 VRL = 5 Ω
I1 = A
20.変圧器むずかしい
単相 75 kVA の変圧器の鉄損は 600 W、定格負荷での銅損は 1500 W である。 効率が最大になる負荷 Sη,max を kVA で求めよ。
S = 75 kVAPcore = 600 WPcu,fl = 1500 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 11 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 47 kΩAv = 11
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 = 4.7 kΩRf1 = 22 kΩR2 = 22 kΩRf2 = 2 kΩ
Av =
23.ダイオードとトランジスタふつう
3 個の 緑 LED(順方向電圧は各 2.2 V)が、抵抗と直列に 9 V の電源につながれています。電流を 10 mA にする抵抗値 R を求めなさい。
Vs = 9 VVF = 2.2 Vn = 3I = 10 mA
R = Ω
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
ダイオードを、0.6 V と 20 Ω の直列(0.6 V 以上で導通)としてモデル化します。これを 220 Ω の抵抗と直列にして 5 V の電源につなぎます。ダイオードの直線が負荷線と交わる動作電流 ID を求めなさい。
Vs = 5 VR = 220 ΩV0 = 0.6 Vrd = 20 Ω
ID = mA
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −10 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 = −108 bit
U =
26.記数法むずかしい
ビットを 1000 0010 >> 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?
1000 0010>> 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, 1, 2, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 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, 1, 2, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 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
正エッジトリガの JK フリップフロップが Q = 0 から始まり、7 回の立ち上がりクロックエッジで図の入力を受け取ります。Q は何回N状態を変えますか?
Q₀ = 0JK
N =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 18)/(s² + 2s + 1) の f(t) を求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (6s + 18)/(s² + 2s + 1)t = 0.5 s
f(0.5) =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 60·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 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.25) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 60·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 29/(s + 5) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 1 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 29/(s + 5)H = 0.2R = 1
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 + 3) 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 0.06667 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 2/(s + 3)D = 10css ≤ 0.06667
K =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 94/(s² + 4s + 47) 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) = 94/(s² + 4s + 47)
ts = s
34.ステップ応答むずかしい
R = 190 Ω、L = 100 mH、C = 1 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 190 ΩL = 100 mHC = 1 µFV = 10 V
%OS = %
35.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 3.3 kΩ, C = 22 nF です。11 kHz 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 = 3.3 kΩC = 22 nFf = 11 kHz
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) = 360/(s(s + 20)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 360/(s(s + 20))
ωc = rad/s
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 + 3)(s + 8)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8))
ω = rad/s
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 + 1)(s + 5)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
39.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 2)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.2 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 + 2))r(t) = 2tess = 0.2
K =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 4)) 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) = 5/(s(s + 4))K = 20
tp = s