1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 20 Ω R3 = 20 Ω + − V1 15 V R2 20 Ω A R4 10 Ω B
電源 V1 から見た合成抵抗 Req を求めよ。
V1 = 15 V R1 = 20 Ω R2 = 20 Ω R3 = 20 Ω R4 = 10 Ω
Req = Ω
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 2 Ω IR1 R3 = 15 Ω R5 = 5 Ω + − V1 36 V R2 10 Ω A R4 10 Ω B R6 6 Ω 電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 36 V R1 = 2 Ω R2 = 10 Ω R3 = 15 Ω R4 = 10 Ω R5 = 5 Ω R6 = 6 Ω
IR1 = A
3. 節点解析 ふつう
R1 = 8 Ω IR1 R3 = 4 Ω + − V1 6 V R2 3 Ω A R4 15 Ω B Is 2.5 A 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 = 6 V Is = 2.5 A R1 = 8 Ω R2 = 3 Ω R3 = 4 Ω R4 = 15 Ω
IR1 = A
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 5 Ω IR1 R2 = 20 Ω R4 = 2 Ω + − V1 15 V R3 12 Ω A R5 12 Ω B Is 2 A + − V2 5 V 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 = 15 V Is = 2 A V2 = 5 V R1 = 5 Ω R2 = 20 Ω R3 = 12 Ω R4 = 2 Ω R5 = 12 Ω
IR1 = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 5 Ω IR1 R2 = 2 Ω + − V1 12 V R3 2 Ω A + − V2 10 V I1 I2 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 V V2 = 10 V R1 = 5 Ω R2 = 2 Ω R3 = 2 Ω
IR1 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 6 Ω R2 = 2 Ω R3 = 10 Ω + − V1 9 V R4 10 Ω A R5 4 Ω IR5 B + − V2 12 V I1 I2 I3 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 = 9 V V2 = 12 V R1 = 6 Ω R2 = 2 Ω R3 = 10 Ω R4 = 10 Ω R5 = 4 Ω
IR5 = A
7. 重ね合わせの理 ふつう
R1 = 12 Ω R3 = 6 Ω IR3 + − V1 12 V R2 8 Ω A R4 4 Ω B Is ? R3 を流れる電流 IR3 を 0 にする電流源 Is (向きは図のとおり)の値を求めよ。
V1 = 12 V R1 = 12 Ω R2 = 8 Ω R3 = 6 Ω R4 = 4 Ω
Is = A
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 6 Ω R2 = 25 Ω R4 = 8 Ω + − V1 9 V R3 10 Ω IR3 A Is 2.5 A B + − V2 24 V 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 = 9 V Is = 2.5 A V2 = 24 V R1 = 6 Ω R2 = 25 Ω R3 = 10 Ω R4 = 8 Ω
PR3 = W
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 5 Ω R3 = 15 Ω + − V1 24 V R2 20 Ω A a b
端子 a–b から見たテブナン抵抗 Rth を求めよ。
V1 = 24 V R1 = 5 Ω R2 = 20 Ω R3 = 15 Ω
Rth = Ω
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 20 Ω R3 = 3 Ω + − V1 9 V R2 4 Ω A Is 2.5 A B RL 5 Ω IL a–b 間に負荷 RL = 5 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 = 9 V Is = 2.5 A R1 = 20 Ω R2 = 4 Ω R3 = 3 Ω RL = 5 Ω
PL = W
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
+ − Vs 5 V t = 0 R = 50 Ω L 100 mH i(t) 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 = 5 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 = 5 V R = 50 Ω L = 100 mH t = 5 ms
W = mJ
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 15 V t = 0 R = 6.8 kΩ C 22 µF + − vC vC (0) = 5 V
t = 0 でスイッチが閉じる直前、コンデンサは図の極性で 5 V に充電されている。 t = 80 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 15 V R = 6.8 kΩ C = 22 µF vC (0) = 5 V t = 80 ms
vC = V
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
12 V 60 Hz R = 20 Ω L = 20 mH C = 10 µF I 直列 RLC 回路を 12 V(実効値)、60 Hz の電源に接続する。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 12 V (rms) f = 60 Hz R = 20 Ω L = 20 mH C = 10 µF
I = A
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
120 V 500 Hz R = 40 Ω L = 100 mH C = 2.2 µF + − VC 直列 RLC 回路を 120 V(実効値)、500 Hz の電源に接続する。 コンデンサの両端電圧の実効値 VC を求めよ。
V = 120 V (rms) f = 500 Hz R = 40 Ω L = 100 mH C = 2.2 µF
VC = V
15. 交流電力と力率 ふつう
単相モーターが 400 V の電源から、遅れ力率 0.6 で 13 kW を消費する。 モーターの無効電力 Q を求めよ。
P = 13 kW pf = 0.6 V = 400 V
Q = kvar
16. 交流電力と力率 むずかしい
120 V 1000 Hz Rs = 20 Ω Xs = j20 Ω ZL = ? 120 V(実効値)、1000 Hz の電源の内部インピーダンスは Zs = 20 + 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 = 120 V (rms) f = 1000 Hz Zs = 20 + j20 Ω
Pmax = W
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 480 V N Z = 9 + j12 Ω 1 相あたり
1 相あたりのインピーダンスが 9 + j12 Ω の平衡 Y 結線負荷が、線間電圧 480 V の平衡三相電源に接続されている。 負荷が吸収する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 480 V Z = 9 + j12 Ω 1 相あたり
P = kW
18. 三相電力 むずかしい
P = 60 kW φ1 S1 Q2 QC
平衡三相負荷が、480 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.78 で 60 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 = 60 kW pf1 = 0.78 pf2 = 0.9 VL = 480 V f = 60 Hz
Cph = µF
19. 変圧器 ふつう
RL = 40 Ω 5 1 600 V V2 I1 = ? I2 巻数比 N₁:N₂ = 5:1 の理想変圧器の一次巻線に 600 V を加える。二次巻線に 40 Ω の抵抗を接続する。一次電流 I1 を求めよ。
N1 :N2 = 5:1 V1 = 600 V RL = 40 Ω
I1 = A
20. 変圧器 むずかしい
単相 75 kVA の変圧器の鉄損は 225 W、定格負荷での銅損は 337.5 W である。 効率が最大になる負荷 Sη,max を kVA で求めよ。
S = 75 kVA Pcore = 225 W Pcu,fl = 337.5 W
Sη,max = kVA
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout Rf = 100 kΩ R1 = 100 kΩ Vin = 1.2 V 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 = 1.2 V R1 = 100 kΩ Rf = 100 kΩ
Vout = V
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout Rf = 22 kΩ V1 = 0.6 V R1 = 47 kΩ V2 = −0.2 V R2 = 2 kΩ If 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 V V2 = −0.2 V R1 = 47 kΩ R2 = 2 kΩ Rf = 22 kΩ
If = mA
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
RC = 1.2 kΩ β = 80 VCC = 12 V RB = 270 kΩ β = 80 の NPN トランジスタが、電源 VCC = 12 V からベース抵抗 RB = 270 kΩ でバイアスされている。コレクタ抵抗は RC = 1.2 kΩ で、エミッタは接地されている。VBE = 0.7 V とし、トランジスタは活性領域にあると仮定する。 コレクタ–エミッタ間電圧 VCE を求めよ。
VCC = 12 V RB = 270 kΩ RC = 1.2 kΩ β = 80 VBE = 0.7 V
VCE = V
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
+ − ≥ 12 V R = ? 3.3 V ≤ 30 mA 3.3 V のツェナーレギュレータが、負荷に最大 30 mA を供給しなければなりません。入力は 12 V まで下がることがあり、ツェナーが安定化するには少なくとも 1 mA が必要です。安定化を保てる最大の直列抵抗 Rmax を求めなさい。
Vin,min = 12 V VZ = 3.3 V IL,max = 30 mA IZ,min = 1 mA
Rmax = Ω
25. 記数法 ふつう
8 ビットの 2 の補数 ? −128 ? 64 ? 32 ? 16 ? 8 ? 4 ? 2 ? 1
−112 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 = −112 8 bit
U =
26. 記数法 むずかしい
1573 個の符号、b = ? ビット ? 2ᵇ⁻¹ … ? 4 ? 2 ? 1
あるシステムで、1573 個の項目それぞれに同じ長さの固有の 2 進コードを割り当てます。必要なビット数 b は最小でいくつですか?
1573
b = bit
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
A BC 00 01 11 10 0 1 0 1 3 2 4 5 7 6
F = ABC′ + B′C′ + A′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′ + B′C′ + A′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
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 0 0 1 1 0 3 0 2 1 4 1 5 0 7 1 6 1 12 X 13 0 15 X 14 0 8 1 9 0 11 0 10
d はドントケア条件を表します。F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 5, 6, 9, 12) + d(13, 14) について、必須主項の個数 N を求めてください。
F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 5, 6, 9, 12) + d(13, 14)
N =
29. ラプラス変換 ふつう
t (s) f(t) t = 0.25 f(0.25) = ? F(s) = 15/(s(s + 3)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = 15/(s(s + 3)(s + 6)) t = 0.25 s
f(0.25) =
30. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.1 y(0.1) = ? ある系が y″ + 8y′ + 12y = 36·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 4 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.1) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 36·u(t) y(0) = 5 y′(0) = 0 u(t) = 4 t = 0.1 s
y(0.1) =
31. ブロック線図 ふつう
R(s) + 12 K + 5 s + 3 G(s) C(s) 3 H₁ − − プラント G(s) = 5/(s + 3) には、ゲイン H₁ = 3 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 = 12 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 5/(s + 3) H₁ = 3 K = 12
p =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 28 コントローラ + D(s) + 1 s + 1 プラント C(s) − 比例コントローラ K = 28 が、プラント G(s) = 1/(s + 1) 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)。 大きさ 2 の基準ステップと大きさ 2 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 28 G(s) = 1/(s + 1) D = 2 R = 2
css =
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 11/(s² + 3s + 11) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 11/(s² + 3s + 11)
ζ =
34. ステップ応答 むずかしい
k = 400 N/m c = 25 N·s/m m = 2.5 kg F = 50 N x(t) 質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 25 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 = 50 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 2.5 kg k = 400 N/m c = 25 N·s/m F = 50 N
xmax = mm
35. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 1 10 100 1000 −80 −60 −40 −20 0 20 ω (rad/s) ω = 8 ω = 8 rad/s における G(s) = 238/((s + 2)(s + 17)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 238/((s + 2)(s + 17)) ω = 8 rad/s
|G(jω)| = dB
36. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 75/(s(s + 10)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 75/(s(s + 10))
PM = °
37. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + 50 1 s(s + 5)(s + 6) C(s) + 図のループは正帰還で、L(s) = 50/(s(s + 5)(s + 6)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 50/(s(s + 5)(s + 6))
N =
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 + 8)(s² + 6s + 25)) 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 + 8)(s² + 6s + 25))
θd = °
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
R(s) + K (s + 5)(s + 10) C(s) − 単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 5)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 20 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 5)(s + 10)) ess = 20 %
K =
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + Kp + Ki /s 1 s + 2 C(s) − PI 制御器 C(s) = Kp + Ki /s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 2) ωₙ = 10 rad/s ζ = 0.7
Ki =