1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 15 Ω R3 = 4 Ω + − V1 18 V R2 3 Ω IR2 A R4 15 Ω B R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 18 V R1 = 15 Ω R2 = 3 Ω R3 = 4 Ω R4 = 15 Ω
IR2 = A
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 8 Ω R3 = 4 Ω R5 = 20 Ω + − V1 9 V R2 30 Ω IR2 A R4 30 Ω B R6 4 Ω R2 を流れる電流 IR2 を求めよ。
V1 = 9 V R1 = 8 Ω R2 = 30 Ω R3 = 4 Ω R4 = 30 Ω R5 = 20 Ω R6 = 4 Ω
IR2 = A
3. 節点解析 ふつう
R1 = 6 Ω R3 = 12 Ω + − V1 12 V R2 4 Ω A R4 4 Ω B Is 4 A 節点解析を使って 節点電圧 VB (接地基準) を求めよ。
V1 = 12 V Is = 4 A R1 = 6 Ω R2 = 4 Ω R3 = 12 Ω R4 = 4 Ω
VB = V
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 30 Ω R2 = 8 Ω R4 = 30 Ω IR4 + − V1 10 V R3 3 Ω A R5 2 Ω B Is 2.5 A − + V2 30 V 節点解析を使って 矢印の向きに R4 を流れる電流 IR4 を求めよ。
V1 = 10 V Is = 2.5 A V2 = 30 V R1 = 30 Ω R2 = 8 Ω R3 = 3 Ω R4 = 30 Ω R5 = 2 Ω
IR4 = A
5. 網目解析 ふつう
R1 = 15 Ω R2 = 6 Ω + − V1 12 V R3 4 Ω A + − V2 18 V I1 I2 網目解析を使って 網目電流 I2 (時計回り) を求めよ。
V1 = 12 V V2 = 18 V R1 = 15 Ω R2 = 6 Ω R3 = 4 Ω
I2 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 25 Ω IR1 R2 = 10 Ω R3 = 6 Ω + − V1 30 V R4 2 Ω A R5 10 Ω B + − V2 9 V I1 I2 I3 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 = 30 V V2 = 9 V R1 = 25 Ω R2 = 10 Ω R3 = 6 Ω R4 = 2 Ω R5 = 10 Ω
IR1 = 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 = 4 V、Is = 3 mA のとき I = 4.25 mA、Vs = 6 V、Is = 10 mA のとき I = 10.5 mA。Vs = 6 V、Is = 1 mA のときの負荷電流 I を求めよ。
4 V, 3 mA → 4.25 mA 6 V, 10 mA → 10.5 mA Vs = 6 V, Is = 1 mA
I = mA
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 4 Ω R2 = 8 Ω R4 = 10 Ω IR4 + − V1 12 V R3 4 Ω A Is 4 A B + − V2 9 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 = 12 V Is = 4 A V2 = 9 V R1 = 4 Ω R2 = 8 Ω R3 = 4 Ω R4 = 10 Ω
PR4 = W
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 20 Ω R3 = 10 Ω + − V1 24 V R2 15 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 = 20 Ω R2 = 15 Ω R3 = 10 Ω
Vth = V
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 5 Ω R3 = 8 Ω + − V1 36 V R2 10 Ω A Is 6 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 = 6 A R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω R3 = 8 Ω
IN = A
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
+ − Vs 6 V t = 0 R = 33 Ω L 220 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 = 6 V R = 33 Ω L = 220 mH t = 5 ms
W = mJ
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 5 V t = 0 R = 4.7 kΩ C ? + − vC
タイマーが t = 0 に、5 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 3.75 V に達したとき、開始からちょうど 20 ms 後に作動しなければならない。 R = 4.7 kΩ のとき、必要な静電容量 C を求めよ。
Vs = 5 V Vth = 3.75 V T = 20 ms R = 4.7 kΩ
C = µF
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
V f0 = 2000 Hz R L = ? C = 0.47 µF C = 0.47 µF の直列 RLC 回路を 2000 Hz で共振させなければならない。必要なインダクタンス L を求めよ。
f0 = 2000 Hz C = 0.47 µF
L = mH
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
10 V 200 Hz R = 50 Ω L = 250 mH C = 47 µF I 直列 RLC 回路を 10 V(実効値)、200 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 = 200 Hz R = 50 Ω L = 250 mH C = 47 µF
I = A
15. 交流電力と力率 ふつう
単相モーターが 400 V の電源から、遅れ力率 0.65 で 18 kW を消費する。 モーターの無効電力 Q を求めよ。
P = 18 kW pf = 0.65 V = 400 V
Q = kvar
16. 交流電力と力率 むずかしい
120 V 1000 Hz Rs = 50 Ω Xs = j20 Ω ZL = ? 120 V(実効値)、1000 Hz の電源の内部インピーダンスは Zs = 50 + j20 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 = 120 V (rms) f = 1000 Hz Zs = 50 + j20 Ω
Pmax = W
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 480 V IL = ? M 18.5 kW, η = 91% cos φ = 0.84 三相誘導電動機が全負荷で 18.5 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 480 V である。線電流 IL を求めよ。
Pout = 18.5 kW η = 91% cos φ = 0.84 VL = 480 V
IL = A
18. 三相電力 むずかしい
P = 150 kW φ1 S1 Q2 QC
平衡三相負荷が、480 V(線間)、50 Hz の電源から遅れ力率 0.78 で 150 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 0.98 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 = 150 kW pf1 = 0.78 pf2 = 0.98 VL = 480 V f = 50 Hz
Cph = µF
19. 変圧器 ふつう
巻数比 N₁:N₂ = 6:1 の理想変圧器の二次巻線に 10 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 = 6:1 RL = 10 Ω
R1′ = Ω
20. 変圧器 むずかしい
単相 50 kVA の変圧器の鉄損は 300 W である。 定格負荷、遅れ力率 0.9 での効率は 98.2% である。全負荷銅損 Pcu,fl を W で求めよ。
S = 50 kVA Pcore = 300 W pf = 0.9 η = 98.2%
Pcu,fl = W
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout R2 = 22 kΩ V1 = 2.6 V R1 = 1 kΩ V2 = 2.4 V R3 = 1 kΩ R4 = 22 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 = 2.6 V V2 = 2.4 V R1 = R3 = 1 kΩ R2 = R4 = 22 kΩ
Vout = V
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout Rf = 2 kΩ V1 = 1.3 V R1 = 4.7 kΩ V2 = −1.3 V R2 = 1 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 = 1.3 V V2 = −1.3 V R1 = 4.7 kΩ R2 = 1 kΩ Rf = 2 kΩ
Vout = V
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
4 個の 白 LED(順方向電圧は各 3 V)が、抵抗と直列に 24 V の電源につながれています。電流を 5 mA にする抵抗値 R を求めなさい。
Vs = 24 V VF = 3 V n = 4 I = 5 mA
R = Ω
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
RC = 100 Ω β = 150 VCC = 9 V 3.3 V RB = ? β = 150 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 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 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 10 倍に設計する。RB を kΩ で求めよ。
VCC = 9 V RC = 100 Ω β = 150 Vin = 3.3 V VBE = 0.7 V VCE(sat) = 0.2 V オーバードライブ係数 = 10
RB = kΩ
25. 記数法 ふつう
2 の補数での桁の重み 1 −128 1 64 0 32 1 16 0 8 1 4 0 2 1 1
8 ビットのパターン 1101 0101 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?
1101 0101 8 bit
N =
26. 記数法 むずかしい
881 個の符号、b = ? ビット ? 2ᵇ⁻¹ … ? 4 ? 2 ? 1
あるシステムで、881 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?
881
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
A BC 00 01 11 10 0 1 0 0 0 1 0 3 1 2 1 4 0 5 1 7 1 6
カルノー図を使って F(A, B, C) = Σm(2, 4, 6, 7) 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) = Σm(2, 4, 6, 7)
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
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、7 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
F(s) = (4s + 33)/(s² + 6s + 18) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (4s + 33)/(s² + 6s + 18) 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) = 4、y′(0) = 13 の条件で y″ + 11y′ + 30y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 11y′ + 30y = 0 y(0) = 4 y′(0) = 13 t = 0.2 s
y(0.2) =
31. ブロック線図 ふつう
R(s) + 9 K + 10 s + 5 G(s) C(s) 2 H₁ − − プラント G(s) = 10/(s + 5) 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 = 9 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) = 10/(s + 5) H₁ = 2 K = 9
p =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K s(s + 2)(s + 6) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/(s(s + 2)(s + 6)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 2)(s + 6)) 単位負帰還
Kmax =
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 96/(s² + 7s + 96) 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) = 96/(s² + 7s + 96)
σ =
34. ステップ応答 むずかしい
R(s) + 285 s(s + 5) G(s) C(s) − 単位負帰還ループの G(s) = 285/(s(s + 5)) 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) = 285/(s(s + 5))
ts = s
35. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.01 0.1 1 10 100 1000 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) ω = 0.5 ω = 0.5 rad/s における G(s) = 1680/((s + 7)(s + 15)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1680/((s + 7)(s + 15)) ω = 0.5 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 + 5)(s + 6)) である。 ゲイン余裕が 15 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6)) GM = 15 dB
K =
37. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + 10 1 s(s + 4)(s + 6) C(s) + 図のループは正帰還で、L(s) = 10/(s(s + 4)(s + 6)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 10/(s(s + 4)(s + 6))
N =
38. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 むずかしい
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 1 j1 j2 −1 ループ L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −1 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6)) s = −1
K =
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 2 + 3t + 50 s(s + 1) C(s) − 入力 r(t) = 2 + 3t(ステップとランプの和)が、G(s) = 50/(s(s + 1)) 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) = 50/(s(s + 1)) r(t) = 2 + 3t
ess =
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + 4 + Kd s 2 s(s + 3) C(s) − PD 制御器 C(s) = 4 + Kd ·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 3)) Kp = 4 ζ = 0.8
Kd = s