1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 20 Ω R3 = 2 Ω + − V1 15 V R2 2 Ω IR2 A R4 20 Ω B R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 15 V R1 = 20 Ω R2 = 2 Ω R3 = 2 Ω R4 = 20 Ω
IR2 = A
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 20 Ω IR1 R3 = 4 Ω R5 = 2 Ω + − V1 30 V R2 12 Ω A R4 12 Ω B R6 15 Ω 電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 30 V R1 = 20 Ω R2 = 12 Ω R3 = 4 Ω R4 = 12 Ω R5 = 2 Ω R6 = 15 Ω
IR1 = A
3. 節点解析 ふつう
R1 = 5 Ω R3 = 6 Ω + − V1 30 V R2 12 Ω A R4 4 Ω B Is 5 A 節点解析を使って 節点電圧 VA (接地基準) を求めよ。
V1 = 30 V Is = 5 A R1 = 5 Ω R2 = 12 Ω R3 = 6 Ω R4 = 4 Ω
VA = V
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 8 Ω R2 = 10 Ω IR2 R4 = 2 Ω + − V1 9 V R3 3 Ω A R5 10 Ω B Is 3 A − + V2 18 V 節点解析を使って 矢印の向きに R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 9 V Is = 3 A V2 = 18 V R1 = 8 Ω R2 = 10 Ω R3 = 3 Ω R4 = 2 Ω R5 = 10 Ω
IR2 = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 15 Ω R2 = 8 Ω IR2 + − V1 15 V R3 8 Ω A + − V2 15 V I1 I2 網目解析を使って 矢印の向きに R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 15 V V2 = 15 V R1 = 15 Ω R2 = 8 Ω R3 = 8 Ω
IR2 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 12 Ω R2 = 15 Ω R3 = 2 Ω + − V1 24 V R4 30 Ω A R5 25 Ω + − VR5 B + − V2 36 V I1 I2 I3 網目解析を使って 図の極性での R5 の両端電圧 VR5 を求めよ。
V1 = 24 V V2 = 36 V R1 = 12 Ω R2 = 15 Ω R3 = 2 Ω R4 = 30 Ω R5 = 25 Ω
VR5 = V
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 = 20 V、Is = 5 mA のとき I = 30.5 mA、Vs = 2 V、Is = 6 mA のとき I = 3.6 mA。Vs = 15 V、Is = 1 mA のときの負荷電流 I を求めよ。
20 V, 5 mA → 30.5 mA 2 V, 6 mA → 3.6 mA Vs = 15 V, Is = 1 mA
I = mA
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 3 Ω R2 = 8 Ω R4 = 6 Ω IR4 + − V1 10 V R3 2 Ω A Is 2 A B + − V2 30 V 重ね合わせの理を使って、R4 が消費する電力 PR4 を求めよ。
V1 = 10 V Is = 2 A V2 = 30 V R1 = 3 Ω R2 = 8 Ω R3 = 2 Ω R4 = 6 Ω
PR4 = W
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 3 Ω R3 = 15 Ω + − V1 24 V R2 5 Ω A a b
端子 a–b から見たテブナン電圧 Vth を求めよ。
V1 = 24 V R1 = 3 Ω R2 = 5 Ω R3 = 15 Ω
Vth = V
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 8 Ω R3 = 10 Ω + − V1 30 V R2 2 Ω A Is 6 A B RL 12 Ω IL a–b 間に負荷 RL = 12 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 V Is = 6 A R1 = 8 Ω R2 = 2 Ω R3 = 10 Ω RL = 12 Ω
PL = W
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
+ − Vs 10 V t = 0 R = 22 Ω L 47 mH i(t) 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 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 = 10 V R = 22 Ω L = 47 mH t = 5 ms
W = mJ
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 10 V t = 0 R = 10 kΩ C 220 µF + − vC vC (0) = 12 V
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。 t = 750 ms におけるコンデンサの電圧 vC を求めよ。
Vs = 10 V R = 10 kΩ C = 220 µF vC (0) = 12 V t = 750 ms
vC = V
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
V f0 = 500 Hz R L = 1 mH C = ? L = 1 mH の直列 RLC 回路を 500 Hz で共振させなければならない。必要な静電容量 C を求めよ。
f0 = 500 Hz L = 1 mH
C = µF
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
120 V 1000 Hz R = 20 Ω L = 20 mH C = 10 µF + − VC 直列 RLC 回路を 120 V(実効値)、1000 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 = 120 V (rms) f = 1000 Hz R = 20 Ω L = 20 mH C = 10 µF
VC = V
15. 交流電力と力率 ふつう
120 V R + jX P = 585 W 6.5 A 誘導性負荷が 120 V(実効値)の単相電源から 6.5 A と 585 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 V I = 6.5 A P = 585 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 0.75 で 101 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 kVA P1 = 101 kW pf1 = 0.75
ΔP = kW
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 480 V N Z = 24 + j7 Ω 1 相あたり
1 相あたりのインピーダンスが 24 + j7 Ω の平衡 Y 結線負荷が、線間電圧 480 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 = 480 V Z = 24 + j7 Ω 1 相あたり
P = kW
18. 三相電力 むずかしい
P = 120 kW φ1 S1 Q2 QC = ?
平衡三相負荷が、480 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.8 で 120 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。 コンデンサバンクが供給すべき全無効電力 QC を kvar で求めよ。
P = 120 kW pf1 = 0.8 pf2 = 0.9 VL = 480 V f = 60 Hz
QC = kvar
19. 変圧器 ふつう
4160 V 480 V IHV ILV = ? 15 kVA 単相 15 kVA、4160/480 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。低圧巻線の電流 ILV を求めよ。
S = 15 kVA V1 = 4160 V V2 = 480 V
ILV = A
20. 変圧器 むずかしい
単相 150 kVA の変圧器の鉄損は 1200 W、定格負荷での銅損は 2400 W である。 この変圧器が定格 kVA の 25% を遅れ力率 0.9 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 kVA Pcore = 1200 W Pcu,fl = 2400 W x = 0.25 pf = 0.9
Ploss = W
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout Rf = ? R1 = 2 kΩ Vin この非反転増幅器の電圧利得を 8 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 2 kΩ Av = 8
Rf = kΩ
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout Rf = 47 kΩ V1 = 0.6 V R1 = 22 kΩ V2 = 0.5 V R2 = 4.7 kΩ 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 = 0.6 V V2 = 0.5 V R1 = 22 kΩ R2 = 4.7 kΩ Rf = 47 kΩ
Vout = V
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
+ − 15 V 100 Ω 6.2 V 680 Ω IZ = ? 6.2 V のツェナーレギュレータに 100 Ω を通して 15 V を加え、680 Ω の負荷に供給します。ツェナー電流 IZ を求めなさい。
Vin = 15 V VZ = 6.2 V R = 100 Ω RL = 680 Ω
IZ = mA
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
RC = 100 Ω β = 200 VCC = 12 V 5 V RB = ? β = 200 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 100 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 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。 トランジスタをちょうど飽和させることのできる最大のベース抵抗 RB を kΩ で求めよ。
VCC = 12 V RC = 100 Ω β = 200 Vin = 5 V VBE = 0.7 V VCE(sat) = 0.2 V
RB = kΩ
25. 記数法 ふつう
2 の補数での桁の重み 0 −128 1 64 0 32 0 16 0 8 1 4 0 2 0 1
8 ビットのパターン 0100 0100 は、符号付き整数を 2 の補数で表しています。10 進数での値 N はいくつですか?
0100 0100 8 bit
N =
26. 記数法 むずかしい
1903 個の符号、b = ? ビット ? 2ᵇ⁻¹ … ? 4 ? 2 ? 1
あるシステムで、1903 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?
1903
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
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 0 0 1 1 1 3 0 2 1 4 0 5 0 7 0 6 0 12 0 13 0 15 1 14 0 8 0 9 0 11 0 10
カルノー図を使って F(A, B, C, D) = Σm(1, 3, 4, 14) 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, D) = Σm(1, 3, 4, 14)
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
正エッジトリガの JK フリップフロップが Q = 0 から始まり、8 回の立ち上がりクロックエッジで図の入力を受け取ります。Q は何回N 状態を変えますか?
Q₀ = 0 JK
N =
29. ラプラス変換 ふつう
t (s) f(t) t = 0.3 f(0.3) = ? F(s) = (2s + 12)/(s² + 10s + 25) の f(t) を求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (2s + 12)/(s² + 10s + 25) t = 0.3 s
f(0.3) =
30. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.2 y(0.2) = ? ラプラス変換を用いて、y(0) = 2、y′(0) = −15 の条件で y″ + 11y′ + 30y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 11y′ + 30y = 0 y(0) = 2 y′(0) = −15 t = 0.2 s
y(0.2) =
31. ブロック線図 ふつう
R(s) + 16 K + 6 s + 5 G(s) C(s) 1 H₁ − − プラント G(s) = 6/(s + 5) には、ゲイン H₁ = 1 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 = 16 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 6/(s + 5) H₁ = 1 K = 16
p =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K (s + 5)(s + 6)(s + 7) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/((s + 5)(s + 6)(s + 7)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/((s + 5)(s + 6)(s + 7)) 単位負帰還
ω = rad/s
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 50/(s² + 2s + 25) 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) = 50/(s² + 2s + 25)
σ =
34. ステップ応答 むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 4)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 25 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 4)) %OS = 25 %
K =
35. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 1 10 100 1000 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) ω = 10 ω = 10 rad/s における G(s) = 494/((s + 2)(s + 19)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 494/((s + 2)(s + 19)) ω = 10 rad/s
|G(jω)| = 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) = K/(s(s + 1)(s + 6)) である。 ゲイン余裕が 10 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 6)) GM = 10 dB
K =
37. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K s + 9 s(s + 1)(s + 2) C(s) − 単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 9)/(s(s + 1)(s + 2))、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 + 9)/(s(s + 1)(s + 2))
Kmax =
38. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 5)/(s(s + 1)(s + 6)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 5)/(s(s + 1)(s + 6))
σa =
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 10 + 0.5t + 4 s(s + 1)(s + 5) C(s) − 入力 r(t) = 10 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(s(s + 1)(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) = 4/(s(s + 1)(s + 5)) r(t) = 10 + 0.5t
ess =
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 50 1 s(s + 5) C(s) − 比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 5)) 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 + 5)) K = 50
ts = s