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 = 30 VR1 = 6 ΩR2 = 4 ΩR3 = 10 ΩR4 = 8 Ω
Req = Ω
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 = 10 VR1 = 8 ΩR2 = 5 ΩR3 = 12 ΩR4 = 8 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 = 6 VIs = 1 AR1 = 8 ΩR2 = 6 ΩR3 = 15 ΩR4 = 10 Ω
VB = V
4.節点解析むずかしい
電流源を、A の節点電圧が VA = 11.5 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 = 12 VR1 = 25 ΩR2 = 25 ΩR3 = 20 ΩR4 = 10 ΩVA = 11.5 V
Is = A
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 = 15 VV2 = 12 VR1 = 10 ΩR2 = 20 ΩR3 = 6 Ω
I2 = A
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 網目電流 I3(時計回り) を求めよ。
V1 = 6 VV2 = 15 VR1 = 4 ΩR2 = 3 ΩR3 = 12 ΩR4 = 6 ΩR5 = 10 Ω
I3 = 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 R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 18 VIs = 2 AR1 = 6 ΩR2 = 10 ΩR3 = 8 ΩR4 = 15 Ω
IR1 = 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 図の極性での R2 の両端電圧 VR2 を求めよ。
V1 = 10 VIs = 4 AV2 = 36 VR1 = 3 ΩR2 = 4 ΩR3 = 12 ΩR4 = 10 Ω
VR2 = V
9.テブナン・ノートンふつう
a–b 間に負荷 RL = 2 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 = 24 VR1 = 15 ΩR2 = 3 ΩR3 = 3 ΩRL = 2 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 = 6 AR1 = 3 ΩR2 = 30 ΩR3 = 8 Ω
IN = A
11.RC・RL 過渡現象ふつう
電源 Vₛ は R₁ を通してコンデンサを充電し、R₂ は C と並列に接続されています。 t = 0 でスイッチが閉じるとき、コンデンサは充電されていない。 t = 60 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 9 VR1 = 4.7 kΩR2 = 2.2 kΩC = 100 µFt = 60 ms
vC = V
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 12 V に充電されている。 vC が 18.4 V に達するまでの時間はいくらか。t を求めよ。
Vs = 20 VR = 1 kΩC = 33 µFvC(0) = 12 V
t = ms
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)、60 Hz の電源に接続する。 インピーダンスの位相角 φ を度で求めよ(電流が電圧より遅れるとき正)。
V = 10 V (rms)f = 60 HzR = 10 ΩL = 100 mHC = 100 µF
φ = °
14.交流インピーダンスとフェーザむずかしい
直列 RLC 回路の R = 50 Ω、L = 200 mH、C = 0.22 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 = 200 mHC = 0.22 µF
B = Hz
15.交流電力と力率ふつう
誘導性負荷が 120 V(実効値)の単相電源から 16 A と 960 W を消費する。これを抵抗 R とリアクタンス X の直列回路としてモデル化する。 R を求めよ。
V = 120 VI = 16 AP = 960 W
R = Ω
16.交流電力と力率むずかしい
200 kVA の単相変圧器が、遅れ力率 0.85 で 54 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 = 200 kVAP1 = 54 kWpf1 = 0.85
ΔP = kW
17.三相電力ふつう
1 相あたりのインピーダンスが 7 + j24 Ω の平衡 Y 結線負荷が、線間電圧 400 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 = 400 VZ = 7 + j24 Ω 1 相あたり
P = kW
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、400 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.7 で 100 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 = 100 kWpf1 = 0.7pf2 = 0.9VL = 400 Vf = 60 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
巻数比 N₁:N₂ = 20:1 の理想変圧器の一次巻線に 4600 V を加える。二次巻線に 30 Ω の抵抗を接続する。一次電流 I1 を求めよ。
N1:N2 = 20:1V1 = 4600 VRL = 30 Ω
I1 = A
20.変圧器むずかしい
単相 150 kVA の変圧器の鉄損は 450 W、定格負荷での銅損は 900 W である。 この変圧器が定格 kVA の 75% 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 = 150 kVAPcore = 450 WPcu,fl = 900 Wx = 0.75pf = 0.95
Ploss = W
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 31 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 10 kΩAv = 31
Rf = kΩ
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。 出力電圧 Vout を求めよ。
V1 = 0.8 VV2 = 1.1 VR1 = 1 kΩR2 = 47 kΩRf = 1 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、電源 VCC = 15 V からベース抵抗 RB = 560 kΩ でバイアスされている。コレクタ抵抗は RC = 1.5 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 = 15 VRB = 560 kΩRC = 1.5 kΩβ = 120VBE = 0.7 V
IC = mA
24.ダイオードとトランジスタむずかしい
5.1 V のツェナーレギュレータが、負荷に最大 25 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 5 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 VVZ = 5.1 VIL,max = 25 mAIZ,min = 5 mA
Rmax = Ω
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −43 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 = −438 bit
U =
26.記数法むずかしい
ビットを 0101 1100 << 2 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?
0101 1100<< 2
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, 5) 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, 5)
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
d はドントケア条件を表します。F(A, B, C, D) = Σm(0, 3, 6, 8) + d(1, 10, 11, 14, 15) の最小の SOP 形を求めてください。積項 N はいくつありますか?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 3, 6, 8) + d(1, 10, 11, 14, 15)
N =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 19)/(s² + 13s + 42) である。その逆変換は f(t) = A·e−6t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (4s + 19)/(s² + 13s + 42)
A =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 30·u(t) に従い、y(0) = 6、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.25) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 30·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.25 s
y(0.25) =
31.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 42/(s(s + 8)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 42/(s(s + 8))r(t) = 2·t
ess =
32.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 29 が、プラント G(s) = 3/(s + 6) 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 10 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 29G(s) = 3/(s + 6)D = 10R = 0
css =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 63/(s² + 10s + 63) 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) = 63/(s² + 10s + 63)
tp = s
34.ステップ応答むずかしい
質量 m = 0.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 11 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 = 100 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 0.5 kgk = 400 N/mc = 11 N·s/mF = 100 N
ζ =
35.ボード線図と余裕ふつう
ω = 3 rad/s における G(s) = 40(s + 17)/(s(s + 9)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 40(s + 17)/(s(s + 9))ω = 3 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) = K/(s(s + 1)(s + 2)) である。 ゲイン余裕が 3 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 2))GM = 3 dB
K =
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 + 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 + 8)/(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 + 4)/(s(s + 1)) の根軌跡は、s = 0 と s = −1 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 4)/(s(s + 1))
si =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5(s + 2)/(s(s + 2)(s + 10)) 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) = 5(s + 2)/(s(s + 2)(s + 10))r(t) = 5 + 0.5t
ess =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
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 + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.5 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 + 1)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.5
Ki =