1. 抵抗の直列・並列 ふつう
R1 = 2 Ω R3 = 15 Ω + − V1 6 V R2 8 Ω A R4 4 Ω B
電源 V1 から見た合成抵抗 Req を求めよ。
V1 = 6 V R1 = 2 Ω R2 = 8 Ω R3 = 15 Ω R4 = 4 Ω
Req = Ω
2. 抵抗の直列・並列 むずかしい
R1 = 10 Ω IR1 R3 = 8 Ω R5 = 8 Ω + − V1 10 V R2 15 Ω A R4 25 Ω B R6 4 Ω 電源が供給し R1 を流れる電流 IR1 を求めよ。
V1 = 10 V R1 = 10 Ω R2 = 15 Ω R3 = 8 Ω R4 = 25 Ω R5 = 8 Ω R6 = 4 Ω
IR1 = A
3. 節点解析 ふつう
R1 6 Ω − + V1 24 V R2 8 Ω + − V2 18 V R3 15 Ω + − V3 6 V I3 A 図のように、節点 A と接地の間に 3 本の枝が接続されている。節点解析を使って、枝 3 を矢印の向きに上向きに節点 A へ流れる電流 I3 を求めよ。
V1 = 24 V R1 = 6 Ω V2 = 18 V R2 = 8 Ω V3 = 6 V R3 = 15 Ω
I3 = A
4. 節点解析 むずかしい
R1 = 12 Ω R3 = 5 Ω + − V1 24 V R2 30 Ω A R4 20 Ω B 0.05·VA ひし形は電圧制御電流源で、0.05·VA (VA を V で表したとき A 単位)の電流を節点 B に上向きに押し込む。節点解析を使って 節点電圧 VA (接地基準) を求めよ。
V1 = 24 V R1 = 12 Ω R2 = 30 Ω R3 = 5 Ω R4 = 20 Ω g = 0.05 A/V
VA = V
5. 網目解析 ふつう
R1 = 2 Ω R2 = 5 Ω + − V1 15 V R3 20 Ω A + − V2 6 V I1 I2 網目解析を使って 網目電流 I1 (時計回り) を求めよ。
V1 = 15 V V2 = 6 V R1 = 2 Ω R2 = 5 Ω R3 = 20 Ω
I1 = A
6. 網目解析 むずかしい
R1 = 10 Ω R2 = 8 Ω R3 = 20 Ω + − VR3 + − V1 9 V R4 2 Ω A R5 15 Ω B + − V2 24 V I1 I2 I3 網目解析を使って 図の極性での R3 の両端電圧 VR3 を求めよ。
V1 = 9 V V2 = 24 V R1 = 10 Ω R2 = 8 Ω R3 = 20 Ω R4 = 2 Ω R5 = 15 Ω
VR3 = 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 = 15 V、Is = 8 mA のとき I = 9.75 mA、Vs = 15 V、Is = 6 mA のとき I = 8.25 mA。Vs = 2 V、Is = 6 mA のときの負荷電流 I を求めよ。
15 V, 8 mA → 9.75 mA 15 V, 6 mA → 8.25 mA Vs = 2 V, Is = 6 mA
I = mA
8. 重ね合わせの理 むずかしい
R1 = 10 Ω R2 = 25 Ω R4 = 20 Ω + − V1 24 V R3 15 Ω − + VR3 A Is 5 A B − + V2 9 V 重ね合わせの理を使って 図の極性での R3 の両端電圧 VR3 を求めよ。
V1 = 24 V Is = 5 A V2 = 9 V R1 = 10 Ω R2 = 25 Ω R3 = 15 Ω R4 = 20 Ω
VR3 = V
9. テブナン・ノートン ふつう
R1 = 6 Ω R3 = 8 Ω + − V1 10 V R2 4 Ω A a b
端子 a–b から見たテブナン電圧 Vth を求めよ。
V1 = 10 V R1 = 6 Ω R2 = 4 Ω R3 = 8 Ω
Vth = V
10. テブナン・ノートン むずかしい
R1 = 4 Ω R3 = 3 Ω + − V1 24 V R2 20 Ω A Is 1.5 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 = 24 V Is = 1.5 A R1 = 4 Ω R2 = 20 Ω R3 = 3 Ω
IN = A
11. RC・RL 過渡現象 ふつう
+ − Vs 10 V t = 0 R = 10 Ω L 150 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。 スイッチを閉じてからどれだけ後に、電流が最終値の 75% に達するか。t を求めよ。
Vs = 10 V R = 10 Ω L = 150 mH
t = ms
12. RC・RL 過渡現象 むずかしい
+ − Vs 10 V R1 = 10 Ω R2 = 47 Ω t = 0 で開く L 22 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 = 10 V R1 = 10 Ω R2 = 47 Ω L = 22 mH t = 1 ms
i = A
13. 交流インピーダンスとフェーザ ふつう
230 V 100 Hz R = 80 Ω L = 250 mH C = 2.2 µF 直列 RLC 回路を 230 V(実効値)、100 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 = 230 V (rms) f = 100 Hz R = 80 Ω L = 250 mH C = 2.2 µF
φ = °
14. 交流インピーダンスとフェーザ むずかしい
5 V f0 R = 20 Ω L = 50 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 5 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 = 5 V (rms) R = 20 Ω L = 50 mH C = 1 µF
VL = V
15. 交流電力と力率 ふつう
230 V 1 24 kW, 0.75 2 30 kW, 1 I 2 つの負荷が 230 V の単相電源に並列に接続されている:遅れ力率 0.75 の 24 kW の負荷と、30 kW のヒーター(力率 1)。 電源から見た全体の力率 cos φ を求めよ。
V = 230 V P1 = 24 kW, pf1 = 0.75 遅れ P2 = 30 kW, pf2 = 1
cos φ =
16. 交流電力と力率 むずかしい
単相負荷が 240 V、60 Hz の電源から遅れ力率 0.8 で 30 kW を消費する。並列にコンデンサをつないで力率を 0.92 に改善する。 必要な静電容量 C を求めよ。
P = 30 kW pf1 = 0.8 pf2 = 0.92 V = 240 V f = 60 Hz
C = µF
17. 三相電力 ふつう
A B C VL = 415 V IL = 120 A cos φ = 0.82 遅れ 平衡三相負荷が、線間電圧 415 V の電源から線電流 120 A を流している。力率は遅れ 0.82 である。負荷が消費する全有効電力 P を kW で求めよ。
VL = 415 V IL = 120 A cos φ = 0.82
P = kW
18. 三相電力 むずかしい
P = 80 kW φ1 S1 Q2 QC
平衡三相負荷が、400 V(線間)、60 Hz の電源から遅れ力率 0.72 で 80 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 0.95 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 = 80 kW pf1 = 0.72 pf2 = 0.95 VL = 400 V f = 60 Hz
Cph = µF
19. 変圧器 ふつう
4160 V 480 V IHV ILV = ? 100 kVA 単相 100 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 = 100 kVA V1 = 4160 V V2 = 480 V
ILV = A
20. 変圧器 むずかしい
pf 0.85 100 kVA, η = 98.5% 単相 100 kVA の変圧器の鉄損は 500 W である。 定格負荷、遅れ力率 0.85 での効率は 98.5% である。全負荷銅損 Pcu,fl を W で求めよ。
S = 100 kVA Pcore = 500 W pf = 0.85 η = 98.5%
Pcu,fl = W
21. オペアンプ回路 ふつう
− + Vout Rf = ? R1 = 47 kΩ Vin この非反転増幅器の電圧利得を 51 にする帰還抵抗 Rf を選べ。
R1 = 47 kΩ Av = 51
Rf = kΩ
22. オペアンプ回路 むずかしい
− + Vout Rf = 4.7 kΩ V1 = −0.4 V R1 = 22 kΩ V2 = 1.1 V R2 = 2 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 = −0.4 V V2 = 1.1 V R1 = 22 kΩ R2 = 2 kΩ Rf = 4.7 kΩ
If = mA
23. ダイオードとトランジスタ ふつう
+ − 12 V 470 Ω 5.6 V 680 Ω IZ = ? 5.6 V のツェナーレギュレータに 470 Ω を通して 12 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 = 12 V VZ = 5.6 V R = 470 Ω RL = 680 Ω
IZ = mA
24. ダイオードとトランジスタ むずかしい
V (V) I (mA) 0.6 12 54.55 Q = ? ダイオードを、0.6 V と 20 Ω の直列(0.6 V 以上で導通)としてモデル化します。これを 220 Ω の抵抗と直列にして 12 V の電源につなぎます。ダイオードの直線が負荷線と交わる動作電流 ID を求めなさい。
Vs = 12 V R = 220 Ω V0 = 0.6 V rd = 20 Ω
ID = mA
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 −17 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 = −17 8 bit
U =
26. 記数法 むずかしい
16 ビットの 2 の補数, N = ? ? 符号 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
16 ビットの 2 の補数で表せる最小(最も負の)整数 N はいくつですか?
16 bit
N =
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 0 1 1 0 3 0 2 0 4 1 5 0 7 1 6 1 12 0 13 0 15 1 14 1 8 0 9 1 11 0 10
カルノー図を使って F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 5, 6, 8, 11, 12, 14) の最小の積和形(SOP)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, 1, 5, 6, 8, 11, 12, 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
D Q3 Q3 D Q2 Q2 D Q1 Q1 D Q0 Q0 CLK RING 4 ビットのリングカウンタ Q₃Q₂Q₁Q₀ は 1001 から始まります。クロックエッジごとにビットは 1 つ右へシフトし(Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀)、Q₃ には Q₀ が入ります。9 クロックエッジのあとの状態 Q = Q₃Q₂Q₁Q₀ を 10 進数で答えてください。
Q₃Q₂Q₁Q₀ = 1001 9
Q =
29. ラプラス変換 ふつう
F(s) = (3s + 34)/(s² + 9s + 14) である。その逆変換は f(t) = A·e−2t + 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) = (3s + 34)/(s² + 9s + 14)
A =
30. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.1 y(0.1) = ? ラプラス変換を用いて、y(0) = 5、y′(0) = −15 の条件で y″ + 10y′ + 24y = 0 を解き、y(0.1) を求めよ。
y″ + 10y′ + 24y = 0 y(0) = 5 y′(0) = −15 t = 0.1 s
y(0.1) =
31. ブロック線図 ふつう
R(s) + 14 K + 5 s + 2 G(s) C(s) 1 H₁ − − プラント G(s) = 5/(s + 2) 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 = 14 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) = 5/(s + 2) H₁ = 1 K = 14
p =
32. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K コントローラ + D(s) + 3 s + 10 プラント C(s) − 比例コントローラ K が、プラント G(s) = 3/(s + 10) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.6 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 3/(s + 10) D = 10 css ≤ 0.6
K =
33. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 68/(s² + 5s + 68) 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) = 68/(s² + 5s + 68)
σ =
34. ステップ応答 むずかしい
+ − 24 V R = 124 Ω L = 200 mH C = 4.7 µF vC R = 124 Ω、L = 200 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 124 Ω L = 200 mH C = 4.7 µF V = 24 V
vC,max = V
35. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 1 10 100 1000 −80 −60 −40 −20 0 20 ω (rad/s) ω = 20 ω = 20 rad/s における G(s) = 924/((s + 11)(s + 12)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 924/((s + 11)(s + 12)) ω = 20 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 −60 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 80/(s(s + 5)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 80/(s(s + 5))
PM = °
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
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 −8 1 j1 j2 L(s) = K(s + 7)/(s(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 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。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 7)/(s(s + 5))
sb =
39. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 3t + 50(s + 3) s(s + 1) C(s) − ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 50(s + 3)/(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 + 3)/(s(s + 1)) r(t) = 3t
ess =
40. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + Kp + Ki /s 10 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) = 10/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 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) = 10/(s + 2) ωₙ = 10 rad/s ζ = 0.5
Ki =