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 = 12 VR1 = 12 ΩR2 = 8 ΩR3 = 2 ΩR4 = 8 Ω
IR1 = A
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 = 15 VR1 = 30 ΩR2 = 5 ΩR3 = 10 ΩR4 = 4 ΩR5 = 8 ΩR6 = 15 Ω
Req = Ω
3.節点解析ふつう
節点解析を使って 節点電圧 VB(接地基準) を求めよ。
V1 = 24 VIs = 5 AR1 = 2 ΩR2 = 4 ΩR3 = 8 ΩR4 = 15 Ω
VB = V
4.節点解析むずかしい
節点解析を使って 節点電圧 VB(接地基準) を求めよ。
V1 = 10 VIs = 2 AV2 = 6 VR1 = 4 ΩR2 = 10 ΩR3 = 3 ΩR4 = 3 ΩR5 = 6 Ω
VB = V
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 網目電流 I2(時計回り) を求めよ。
V1 = 10 VV2 = 12 VR1 = 2 ΩR2 = 3 ΩR3 = 20 Ω
I2 = 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 R3 の両端電圧 VR3 を求めよ。
V1 = 30 VV2 = 5 VR1 = 10 ΩR2 = 25 ΩR3 = 6 ΩR4 = 8 ΩR5 = 2 Ω
VR3 = V
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 R4 の両端電圧 VR4 を求めよ。
V1 = 12 VIs = 2 AR1 = 6 ΩR2 = 6 ΩR3 = 12 ΩR4 = 10 Ω
VR4 = 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 図の極性での R3 の両端電圧 VR3 を求めよ。
V1 = 5 VIs = 3 AV2 = 36 VR1 = 30 ΩR2 = 20 ΩR3 = 15 ΩR4 = 8 Ω
VR3 = V
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 = 9 VR1 = 2 ΩR2 = 15 ΩR3 = 12 Ω
Vth = V
10.テブナン・ノートンむずかしい
a–b 間に負荷 RL = 8 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 = 10 VIs = 6 AR1 = 12 ΩR2 = 15 ΩR3 = 10 ΩRL = 8 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 = 5 ms におけるコイルの電圧 vL を求めよ。
Vs = 5 VR = 10 ΩL = 150 mHt = 5 ms
vL = V
12.RC・RL 過渡現象むずかしい
タイマーが t = 0 に、12 V の電源から抵抗を通して充電されていないコンデンサの充電を始める。コンデンサの電圧が 6 V に達したとき、開始からちょうど 1000 ms 後に作動しなければならない。 C = 10 µF のとき、必要な抵抗 R を求めよ。
Vs = 12 VVth = 6 VT = 1000 msC = 10 µF
R = kΩ
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
直列 RLC 回路を 230 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 = 230 V (rms)f = 60 HzR = 15 ΩL = 20 mHC = 47 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 1 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 = 1 V (rms)R = 2 ΩL = 10 mHC = 4.7 µF
VL = V
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 0.8 で 25 kW を消費する。 モーターの無効電力 Q を求めよ。
P = 25 kWpf = 0.8V = 230 V
Q = kvar
16.交流電力と力率むずかしい
単相負荷が 230 V、60 Hz の電源から遅れ力率 0.7 で 45 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。 必要な静電容量 C を求めよ。
P = 45 kWpf1 = 0.7pf2 = 0.98V = 230 Vf = 60 Hz
C = µF
17.三相電力ふつう
平衡三相負荷が、線間電圧 208 V の電源から線電流 20 A を流している。力率は遅れ 0.85 である。負荷が消費する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 208 VIL = 20 Acos φ = 0.85
P = kW
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、480 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.72 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 0.92 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 = 0.72pf2 = 0.92VL = 480 Vf = 60 Hz
QC = kvar
19.変圧器ふつう
単相 150 kVA、7200/240 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 = 150 kVAV1 = 7200 VV2 = 240 V
IHV = 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。 この変圧器が定格 kVA の 25% を遅れ力率 0.95 で供給している。この負荷での全損失 Ploss を W で求めよ。
S = 75 kVAPcore = 225 WPcu,fl = 337.5 Wx = 0.25pf = 0.95
Ploss = 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 = 1 VV2 = 2 VR1 = R3 = 4.7 kΩR2 = R4 = 22 kΩ
V− = V
22.オペアンプ回路むずかしい
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 = −0.9 VV2 = −0.5 VR1 = 22 kΩR2 = 100 kΩRf = 100 kΩ
If = mA
23.ダイオードとトランジスタふつう
β = 50 の NPN トランジスタが、電源 VCC = 12 V からベース抵抗 RB = 330 kΩ でバイアスされている。コレクタ抵抗は RC = 1 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。 コレクタ電流 IC を mA で求めよ。
VCC = 12 VRB = 330 kΩRC = 1 kΩβ = 50VBE = 0.7 V
IC = mA
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
β = 80 の NPN トランジスタが、VCC = 12 V とコレクタの間に接続された 470 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 = 12 VRC = 470 Ωβ = 80Vin = 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
あるシステムで、4695 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?
4695
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
カルノー図を使って F(A, B, C, D) = Σm(1, 5, 10, 11, 14) の最小の積和形(SOP)を求めてください。リテラル L は合計でいくつ含まれますか(プライム付きの変数も 1 つのリテラルと数えます)?
F(A, B, C, D) = Σm(1, 5, 10, 11, 14)
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
4 ビットのリングカウンタ Q₃Q₂Q₁Q₀ は 1001 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。4 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 = 10014
Q =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = 55/(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) = 55/(s(s + 3)(s + 6))t = 0.25 s
f(0.25) =
30.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 4、y′(0) = −15 の条件で y″ + 5y′ + 4y = 0 を解き、y(0.75) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 0y(0) = 4y′(0) = −15t = 0.75 s
y(0.75) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 3)(s + 4)) 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 + 3)(s + 4))単位負帰還
K =
32.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 42/(s(s + 2)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 42/(s(s + 2))H = 1
ωd = rad/s
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 11/(s² + 2s + 11) 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) = 11/(s² + 2s + 11)
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) = 280/(s(s + 20)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 280/(s(s + 20))
ts = s
35.ボード線図と余裕ふつう
ω = 30 rad/s における G(s) = 15(s + 9)/(s(s + 6)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 15(s + 9)/(s(s + 6))ω = 30 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 36/(s(s + 1)(s + 7)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 36/(s(s + 1)(s + 7))
GM = dB
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 + 8)/(s(s + 2)(s + 4))、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 + 8)/(s(s + 2)(s + 4))
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 + 3)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −1 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))s = −1
K =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 20 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 1/(1s + 1)K = 20
ess = %
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 5)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 5))ζ = 0.8
K =