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 = 10 VR1 = 10 ΩR2 = 5 ΩR3 = 3 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 = 18 VR1 = 8 ΩR2 = 12 ΩR3 = 12 ΩR4 = 2 ΩR5 = 3 ΩR6 = 6 Ω
IR2 = A
3.節点解析ふつう
節点解析を使って 節点電圧 VA(接地基準) を求めよ。
V1 = 6 VIs = 4 AR1 = 6 ΩR2 = 20 ΩR3 = 2 ΩR4 = 20 Ω
VA = V
4.節点解析むずかしい
A と B の間の電圧源 Vₛ は + 端子が A にあるので、VA − VB = 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。
V1 = 10 VIs = 1 AVs = 8 VR1 = 6 ΩR2 = 25 ΩR3 = 6 Ω
Ix = A
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 図の極性での R1 の両端電圧 VR1 を求めよ。
V1 = 10 VV2 = 30 VR1 = 10 ΩR2 = 10 ΩR3 = 20 Ω
VR1 = V
6.網目解析むずかしい
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 = 9 VV2 = 30 VR1 = 30 ΩR2 = 12 ΩR3 = 6 ΩR4 = 25 ΩR5 = 25 Ω
IR1 = A
7.重ね合わせの理ふつう
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 = 18 VR1 = 15 ΩR2 = 2 ΩR3 = 15 ΩR4 = 10 Ω
Is = A
8.重ね合わせの理むずかしい
線形抵抗回路に 3 つの独立電源 V1、V2、Is がある。負荷を流れる電流 I を 3 回測定した。すべての電源が通常の値のとき I = 3 mA。V1 を 2 倍にし、他の 2 つはそのままのとき I = −2.5 mA。Is の向きを逆にし、他の 2 つはそのままのとき I = −7 mA。V2 を止め、V1 と Is が通常の値のときの負荷電流 I を求めよ。
通常: I = 3 mA2·V1: I = −2.5 mA−Is: I = −7 mA
I = mA
9.テブナン・ノートンふつう
端子 a–b から見たテブナン抵抗 Rth を求めよ。
V1 = 30 VR1 = 6 ΩR2 = 15 ΩR3 = 20 Ω
Rth = Ω
10.テブナン・ノートンむずかしい
a–b 間に負荷 RL = 25 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 = 30 VIs = 2 AR1 = 12 ΩR2 = 20 ΩR3 = 15 ΩRL = 25 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。 回路が落ち着いた後にコイルに蓄えられているエネルギー W(∞) を mJ で求めよ。
Vs = 20 VR = 50 ΩL = 68 mH
W(∞) = mJ
12.RC・RL 過渡現象むずかしい
タイマーが t = 0 に、9 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 5.69 V に達したとき、開始からちょうど 500 ms 後に作動しなければならない。 R = 100 kΩ のとき、必要な静電容量 C を求めよ。
Vs = 9 VVth = 5.69 VT = 500 msR = 100 kΩ
C = µF
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
直列 RLC 回路を 10 V(実効値)、1000 Hz の電源に接続する。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 10 V (rms)f = 1000 HzR = 50 ΩL = 20 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 回路を 50 V(実効値)、50 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 = 50 V (rms)f = 50 HzR = 10 ΩL = 100 mHC = 47 µF
VC = 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 0.85 で 33 kW を消費する。 モーターの無効電力 Q を求めよ。
P = 33 kWpf = 0.85V = 230 V
Q = kvar
16.交流電力と力率むずかしい
単相負荷が 240 V、60 Hz の電源から、遅れ力率 0.8 で 21 kW を消費する。470 µF のコンデンサを負荷と並列に接続する。 電源から見た新しい力率 cos φ を求めよ。
P = 21 kWpf1 = 0.8V = 240 Vf = 60 HzC = 470 µF
cos φ =
17.三相電力ふつう
三相誘導電動機が全負荷で 55 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 0.84 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 = 55 kWη = 91%cos φ = 0.84VL = 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 0.65 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 0.9 に改善する。有効電力は変わらない。 コンデンサは Δ 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 = 0.65pf2 = 0.9VL = 690 Vf = 50 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
巻数比 N₁:N₂ = 12:1 の理想変圧器の二次巻線に 2 Ω の抵抗を接続する。一次巻線から見た抵抗 R1′ を求めよ。
N1:N2 = 12:1RL = 2 Ω
R1′ = Ω
20.変圧器むずかしい
単相 250 kVA の変圧器の鉄損は 750 W、定格負荷での銅損は 3000 W である。 効率が最大になる負荷 Sη,max を kVA で求めよ。
S = 250 kVAPcore = 750 WPcu,fl = 3000 W
Sη,max = kVA
21.オペアンプ回路ふつう
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 = −2.5 VRa = 100 kΩRb = 4.7 kΩR1 = 1 kΩRf = 22 kΩ
Vout = V
22.オペアンプ回路むずかしい
積分器は ±15 V 電源の理想オペアンプを使い、出力は ±12 V で飽和する。t = 0 に一定の入力 Vin = 1.8 V が加えられたとき、コンデンサは充電されていない。 t = 20 ms での出力電圧 Vout を求めよ。
Vin = 1.8 VR = 10 kΩC = 1 µFVsat = ±12 Vt = 20 ms
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、電源 VCC = 10 V からベース抵抗 RB = 150 kΩ でバイアスされている。コレクタ抵抗は RC = 470 Ω 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 = 10 VRB = 150 kΩRC = 470 Ωβ = 120VBE = 0.7 V
IC = mA
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
β = 50 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 1 kΩ 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 = 1 kΩβ = 50Vin = 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
−96 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 = −968 bit
U =
26.記数法むずかしい
ビットを 0110 1111 XOR 0111 0110 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?
0110 1111XOR0111 0110
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) = Σm(1, 3, 4) の最小の和積形(POS)を求めてください。和項(因数)N はいくつありますか?
F(A, B, C) = Σm(1, 3, 4)
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
3 ビット 2 進ダウンカウンタ は 1(10 進数、Q = 001)から始まります。10 クロックパルスのあとの計数値 Q(10 進数)はいくつですか?
Q0 = 110n = 3
Q =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = 55/(s(s + 3)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = 55/(s(s + 3)(s + 5))t = 0.4 s
f(0.4) =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 6y′ + 10y = 3u′ + 8u 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 = 0.25 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.25) を求めよ。
y″ + 6y′ + 10y = 3u′ + 8ut = 0.25 s
g(0.25) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 14)) 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 + 14))単位負帰還
K =
32.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 22 が、プラント G(s) = 7/(s + 4) 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 2 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 22G(s) = 7/(s + 4)D = 2R = 0
css =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 198/(s² + 4s + 99) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 198/(s² + 4s + 99)
%OS = %
34.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 55/(s(s + 4)) 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) = 55/(s(s + 4))
ts = s
35.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 47 kΩ, C = 4.7 nF です。2.9 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 = 47 kΩC = 4.7 nFf = 2.9 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) = 506/(s(s + 7)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 506/(s(s + 7)(s + 9))
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 + 10)/(s(s + 3)(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 + 10)/(s(s + 3)(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
L(s) = K/((s + 1)(s² + 6s + 18)) 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 + 1)(s² + 6s + 18))
θd = °
39.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 2(s + 2)/(s²(s + 5)) 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) = 2(s + 2)/(s²(s + 5))r(t) = 10·t²/2
ess =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 8 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(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) = 1/(s(s + 2))K = 8
ts = s