1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 6 Ω R3 = 15 Ω + − V1 15 V R2 15 Ω IR2 A R4 2 Ω B R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 15 V R1 = 6 Ω R2 = 15 Ω R3 = 15 Ω R4 = 2 Ω
IR2 = A
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 8 Ω IR1 R3 = 10 Ω R5 = 5 Ω + − V1 30 V R2 15 Ω A R4 5 Ω B R6 2 Ω 電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 30 V R1 = 8 Ω R2 = 15 Ω R3 = 10 Ω R4 = 5 Ω R5 = 5 Ω R6 = 2 Ω
IR1 = A
3. 節点解析 ふつう
− + Vs = 3 V Ix Is 2 A A R1 12 Ω R2 20 Ω B A と B の間の電圧源 Vₛ は + 端子が B にあるので、VB − VA = 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。
Is = 2 A Vs = 3 V R1 = 12 Ω R2 = 20 Ω
Ix = A
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 15 Ω R3 = 12 Ω + − V1 9 V R2 15 Ω A R4 5 Ω B Is ? 電流源を、A の節点電圧が VA = 6.5 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 = 9 V R1 = 15 Ω R2 = 15 Ω R3 = 12 Ω R4 = 5 Ω VA = 6.5 V
Is = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 10 Ω IR1 R2 = 3 Ω + − V1 9 V R3 6 Ω A + − V2 12 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 = 9 V V2 = 12 V R1 = 10 Ω R2 = 3 Ω R3 = 6 Ω
IR1 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 3 Ω R2 = 20 Ω R3 = 15 Ω + − V1 18 V R4 30 Ω A R5 6 Ω B + − V2 12 V I1 I2 I3 網目解析を使って 網目電流 I3 (時計回り) を求めよ。
V1 = 18 V V2 = 12 V R1 = 3 Ω R2 = 20 Ω R3 = 15 Ω R4 = 30 Ω R5 = 6 Ω
I3 = A
7. 重ね合わせの理 ふつう
線形抵抗回路に 1 つの電圧源 Vs と 1 つの電流源 Is がある。負荷抵抗を流れる電流 I を 2 回測定した:Vs = 10 V、Is = 5 mA のとき I = 6 mA、Vs = 20 V、Is = 5 mA のとき I = 10 mA。Vs = 15 V、Is = 8 mA のときの負荷電流 I を求めよ。
10 V, 5 mA → 6 mA 20 V, 5 mA → 10 mA Vs = 15 V, Is = 8 mA
I = mA
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 25 Ω R2 = 15 Ω R4 = 8 Ω + − V1 5 V R3 30 Ω IR3 A Is 5 A B + − V2 ? R3 を流れる電流 IR3 を 0 にする電圧源 V2 (極性は図のとおり)の値を求めよ。
V1 = 5 V Is = 5 A R1 = 25 Ω R2 = 15 Ω R3 = 30 Ω R4 = 8 Ω
V2 = V
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 15 Ω R3 = 20 Ω + − V1 24 V R2 4 Ω A a b
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 = 24 V R1 = 15 Ω R2 = 4 Ω R3 = 20 Ω
IN = A
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 8 Ω R3 = 15 Ω + − V1 36 V R2 30 Ω A Is 5 A B a b 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 = 36 V Is = 5 A R1 = 8 Ω R2 = 30 Ω R3 = 15 Ω
IN = A
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
+ − Vs 30 V t = 0 R1 = 3.3 kΩ R2 = 2.2 kΩ C 10 µF + − vC
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 = 30 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 30 V R1 = 3.3 kΩ R2 = 2.2 kΩ C = 10 µF t = 30 ms
vC = V
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 6 V R1 = 33 Ω R2 = 22 Ω t = 0 で開く L 68 mH i(t) R2 の両端のスイッチは長い間閉じていたので、コイルの電流は定常である。t = 0 にスイッチが開く。 t = 1 ms でのコイルの電流 i を求めよ。
Vs = 6 V R1 = 33 Ω R2 = 22 Ω L = 68 mH t = 1 ms
i = A
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
100 V 50 Hz R = 40 Ω L = 200 mH C = 4.7 µF I 直列 RLC 回路を 100 V(実効値)、50 Hz の電源に接続する。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 100 V (rms) f = 50 Hz R = 40 Ω L = 200 mH C = 4.7 µF
I = A
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
2 V f0 R = 20 Ω L = 5 mH C = 1 µF 直列 RLC 回路を、周波数を回路の共振周波数に設定した 2 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 = 2 V (rms) R = 20 Ω L = 5 mH C = 1 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 0.75 で 4 kW を消費する。 線電流 I を求めよ。
P = 4 kW pf = 0.75 V = 230 V
I = A
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 0.9 に改善する。 コンデンサが供給すべき無効電力 QC を求めよ。
P = 45 kW pf1 = 0.7 pf2 = 0.9 V = 230 V f = 60 Hz
QC = kvar
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 690 V IL = 30 A cos φ = 0.8 遅れ 平衡三相負荷が、線間電圧 690 V の電源から線電流 30 A を流している。力率は遅れ 0.8 である。負荷が消費する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 690 V IL = 30 A cos φ = 0.8
P = kW
18. 三相電力 むずかしい
P = 250 kW φ1 S1 Q2 QC
平衡三相負荷が、415 V(線間)、50 Hz の電源から遅れ力率 0.78 で 250 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 = 250 kW pf1 = 0.78 pf2 = 0.92 VL = 415 V f = 50 Hz
Cph = µF
19. 変圧器 ふつう
10000 V 400 V IHV = ? ILV 500 kVA 単相 500 kVA、10000/400 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 = 500 kVA V1 = 10000 V V2 = 400 V
IHV = A
20. 変圧器 むずかしい
単相 500 kVA の変圧器の鉄損は 1500 W、定格負荷での銅損は 3000 W である。 この変圧器が定格 kVA の 75% を遅れ力率 0.85 で供給している。この負荷での全損失 Ploss を W で求めよ。
S = 500 kVA Pcore = 1500 W Pcu,fl = 3000 W x = 0.75 pf = 0.85
Ploss = W
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout R2 = 47 kΩ V1 = 2 V R1 = 100 kΩ V2 = 1 V R3 = 100 kΩ R4 = 47 kΩ 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。 出力電圧 Vout を求めよ。
V1 = 2 V V2 = 1 V R1 = R3 = 100 kΩ R2 = R4 = 47 kΩ
Vout = V
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout Rf = 22 kΩ V1 = −1.9 V R1 = 10 kΩ V2 = −1.2 V R2 = 22 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 = −1.9 V V2 = −1.2 V R1 = 10 kΩ R2 = 22 kΩ Rf = 22 kΩ
If = mA
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
RC = 2.7 kΩ β = 80 VCC = 10 V RB = 330 kΩ β = 80 の NPN トランジスタが、電源 VCC = 10 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 = 2.7 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 = 10 V RB = 330 kΩ RC = 2.7 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
3.3 V のツェナーレギュレータに 330 Ω の直列抵抗があります。入力は 21 V まで上がることがあり、負荷が外れることもあります。ツェナーが消費しなければならない最大電力 PZ,max を求めなさい。
Vin,max = 21 V VZ = 3.3 V R = 330 Ω
PZ,max = mW
25. 記数法 ふつう
8 ビットの 2 の補数 0 −128 0 64 0 32 0 16 0 8 0 4 0 2 0 1
8 ビットの 2 の補数で −13 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 = −13 8 bit
U =
26. 記数法 むずかしい
24 bit 1 px 1920 px 1080 px M = ? KiB
非圧縮の画像が 1920 × 1080 ピクセル、1 ピクセルあたり 24 ビットです。必要なメモリ M は何 KiB(1 KiB = 1024 バイト)ですか?
1920 × 1080 px 24 bit/px 1 KiB = 1024 B
M = KiB
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
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
このカルノー図には、隣り合う 1 をもたない 1 がちょうど 1 つあり、最小の SOP 形では 1 セルのグループ(4 リテラルの完全な最小項)のままです。図の端をまたぐ隣接も数えます。そのセルをクリックしてください。
F = Σm(0, 1, 2, 4, 5, 8, 11, 12, 13, 14)
1 AB = 00, CD = 00 2 AB = 00, CD = 01 3 AB = 00, CD = 11 4 AB = 00, CD = 10 5 AB = 01, CD = 00 6 AB = 01, CD = 01 7 AB = 01, CD = 11 8 AB = 01, CD = 10 9 AB = 11, CD = 00 10 AB = 11, CD = 01 11 AB = 11, CD = 11 12 AB = 11, CD = 10 13 AB = 10, CD = 00 14 AB = 10, CD = 01 15 AB = 10, CD = 11 16 AB = 10, CD = 10 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 1 0 0 1 0 3 1 2 0 4 1 5 1 7 0 6 0 12 0 13 0 15 X 14 0 8 X 9 1 11 0 10
d はドントケア条件を表します。F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 5, 7, 11) + d(9, 14) の最小の SOP 形を求めてください。リテラル L はいくつ含まれますか?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 5, 7, 11) + d(9, 14)
L =
29. ラプラス変換 ふつう
Re Im −2 −4 −6 −8 −10 −12 −14 −16 −18 F(s) = (2s + 32)/(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) = (2s + 32)/(s² + 13s + 42)
A =
30. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.2 y(0.2) = ? ある系が y″ + 6y′ + 8y = 8·u(t) に従い、y(0) = 2、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(0.2) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 8·u(t) y(0) = 2 y′(0) = 0 u(t) = 1 t = 0.2 s
y(0.2) =
31. ブロック線図 ふつう
R(s) + K (s + 1)(s + 10) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) 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 + 1)(s + 10)) 単位負帰還
K =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 8 s(s + 6) G(s) C(s) 2 H − プラント G(s) = 8/(s(s + 6)) を、センサのゲイン H = 2 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 8/(s(s + 6)) H = 2
σ =
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 20/(s² + s + 10) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 20/(s² + s + 10)
σ =
34. ステップ応答 むずかしい
k = 500 N/m c = 120 N·s/m m = 20 kg F = 100 N x(t) 質量 m = 20 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 120 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。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 20 kg k = 500 N/m c = 120 N·s/m F = 100 N
tp = s
35. ボード線図と余裕 ふつう
vin R = 10 kΩ C = 47 nF vout
図の RC ローパスフィルタ は R = 10 kΩ, C = 47 nF です。1.7 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout /vin | を dB で求めよ。
R = 10 kΩ C = 47 nF f = 1.7 kHz
|H| = 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 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 = ? ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 260/(s(s + 5)(s + 8)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 260/(s(s + 5)(s + 8))
ω180 = rad/s
37. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K = 60 1 s(s + 4)(s + 5) C(s) − 図のループは K = 60、L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)) K = 60
m =
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 + 3)(s² + 8s + 32)) 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 + 3)(s² + 8s + 32))
θd = °
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
R(s) + K (s + 2)(s + 5) C(s) − 単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 2)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 5 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 5)) ess = 5 %
K =
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + Kp + Ki /s 2 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) = 2/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 2) ωₙ = 4 rad/s ζ = 0.6
Ki =