1.抵抗の直列・並列ふつう
R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 24 VR1 = 8 ΩR2 = 2 ΩR3 = 20 ΩR4 = 20 Ω
IR2 = 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 = 12 VR1 = 25 ΩR2 = 12 ΩR3 = 10 ΩR4 = 20 ΩR5 = 15 ΩR6 = 5 Ω
Req = Ω
3.節点解析ふつう
節点解析を使って 矢印の向きに R3 を流れる電流 IR3 を求めよ。
V1 = 15 VIs = 2.5 AR1 = 20 ΩR2 = 2 ΩR3 = 3 ΩR4 = 5 Ω
IR3 = A
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 節点電圧 VA(接地基準) を求めよ。
V1 = 15 VIs = 1 AVs = 5 VR1 = 30 ΩR2 = 8 ΩR3 = 3 Ω
VA = V
5.網目解析ふつう
網目解析を使って 図の極性での R2 の両端電圧 VR2 を求めよ。
V1 = 18 VV2 = 30 VR1 = 12 ΩR2 = 3 ΩR3 = 5 Ω
VR2 = V
6.網目解析むずかしい
網目解析を使って 網目電流 I1(時計回り) を求めよ。
V1 = 9 VV2 = 30 VR1 = 3 ΩR2 = 15 ΩR3 = 10 ΩR4 = 5 ΩR5 = 6 Ω
I1 = A
7.重ね合わせの理ふつう
重ね合わせの理を使って、R1 が消費する電力 PR1 を求めよ。
V1 = 30 VIs = 4 AR1 = 2 ΩR2 = 5 ΩR3 = 2 ΩR4 = 6 Ω
PR1 = W
8.重ね合わせの理むずかしい
重ね合わせの理を使って 矢印の向きに R3 を流れる電流 IR3 を求めよ。
V1 = 24 VIs = 1 AV2 = 5 VR1 = 3 ΩR2 = 15 ΩR3 = 12 ΩR4 = 5 Ω
IR3 = A
9.テブナン・ノートンふつう
a–b 間に負荷 RL = 12 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 = 10 VR1 = 20 ΩR2 = 10 ΩR3 = 3 ΩRL = 12 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 = 9 VIs = 2 AR1 = 5 ΩR2 = 3 ΩR3 = 20 Ω
IN = A
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 = 1 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 = 15 VR = 33 ΩL = 22 mHt = 1 ms
W = mJ
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 5 V に充電されている。 t = 400 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 15 VR = 10 kΩC = 68 µFvC(0) = 5 Vt = 400 ms
vC = V
13.交流インピーダンスとフェーザふつう
直列 RLC 回路を 12 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 = 12 V (rms)f = 1000 HzR = 50 ΩL = 20 mHC = 2.2 µF
I = A
14.交流インピーダンスとフェーザむずかしい
抵抗 R1 が、R2 とコンデンサ C の並列回路と直列に接続され、12 V(実効値)、50 Hz の電源に接続されている。 電流の実効値 I を求めよ。
V = 12 V (rms)f = 50 HzR1 = 10 ΩR2 = 60 ΩC = 47 µF
I = A
15.交流電力と力率ふつう
誘導性負荷が 230 V(実効値)の単相電源から 19 A と 3496 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 = 230 VI = 19 AP = 3496 W
R = Ω
16.交流電力と力率むずかしい
12 V(実効値)、1000 Hz の電源の内部インピーダンスは Zs = 50 + j5 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 = 12 V (rms)f = 1000 HzZs = 50 + j5 Ω
Pmax = W
17.三相電力ふつう
三相誘導電動機が全負荷で 30 kW の機械出力を出している。この負荷での効率は 94%、力率は遅れ 0.88 である。電源の線間電圧は 480 V である。線電流 IL を求めよ。
Pout = 30 kWη = 94%cos φ = 0.88VL = 480 V
IL = A
18.三相電力むずかしい
平衡三相負荷が、415 V(線間)、50 Hz の電源から遅れ力率 0.72 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 0.92 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 = 60 kWpf1 = 0.72pf2 = 0.92VL = 415 Vf = 50 Hz
Cph = µF
19.変圧器ふつう
単相 10 kVA、6600/230 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 = 10 kVAV1 = 6600 VV2 = 230 V
IHV = A
20.変圧器むずかしい
単相 150 kVA の変圧器の鉄損は 600 W である。 定格負荷、遅れ力率 0.95 での効率は 96% である。全負荷銅損 Pcu,fl を W で求めよ。
S = 150 kVAPcore = 600 Wpf = 0.95η = 96%
Pcu,fl = W
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 = −1.9 VR1 = 22 kΩRf = 100 kΩ
Vout = 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 = 1.4 VV2 = 0.4 VR1 = 4.7 kΩR2 = 22 kΩRf = 2 kΩ
If = mA
23.ダイオードとトランジスタふつう
2 個の 黄 LED(順方向電圧は各 2.1 V)が、抵抗と直列に 9 V の電源につながれています。電流を 25 mA にする抵抗値 R を求めなさい。
Vs = 9 VVF = 2.1 Vn = 2I = 25 mA
R = Ω
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 = 5 V とコレクタの間に接続された 220 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 3 倍に設計する。RB を kΩ で求めよ。
VCC = 5 VRC = 220 Ωβ = 80Vin = 3.3 VVBE = 0.7 VVCE(sat) = 0.2 Vオーバードライブ係数 = 3
RB = kΩ
25.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −83 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 = −838 bit
U =
26.記数法むずかしい
ビットを 0111 0011 AND 0010 0011 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?
0111 0011AND0010 0011
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, D) = Σm(3, 7, 11) 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(3, 7, 11)
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
d はドントケア条件を表します。F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 4, 7, 8, 11, 12, 14, 15) + d(0, 5, 10) 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(2, 3, 4, 7, 8, 11, 12, 14, 15) + d(0, 5, 10)
N =
29.ラプラス変換ふつう
F(s) = 55/(s(s + 1)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 55/(s(s + 1)(s + 4))t = 0.3 s
f(0.3) =
30.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 4y′ + 3y = 12·u(t) に従い、y(0) = 1、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(0.3) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 12·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.3 s
y(0.3) =
31.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 7/(s + 2) には、ゲイン H₁ = 2 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 = 8 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 7/(s + 2)H₁ = 2K = 8
T(0) =
32.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 26 が、プラント G(s) = 9/(s + 5) 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 1 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 = 26G(s) = 9/(s + 5)D = 2R = 1
css =
33.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 160/(s² + 13s + 80) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 160/(s² + 13s + 80)
ωn = rad/s
34.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートを 25 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 25 %
ζ =
35.ボード線図と余裕ふつう
ω = 1 rad/s における G(s) = (s + 19)/(s(s + 6)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = (s + 19)/(s(s + 6))ω = 1 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) = 130/(s(s + 5)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 130/(s(s + 5))
ωc = rad/s
37.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10))
ω = rad/s
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)(s + 7)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 3)(s + 7))
K =
39.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 5)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.5 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 5))r(t) = 2tess = 0.5
K =
40.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 4))K = 20
tp = s