第三種電気主任技術者試験理論科目令和元年度（解説なし）

説明:

一般財団法人電気技術者試験センターが実施する第三種電気主任技術者試験「理論科目」2019年度の問題となります。

カテゴリー:電気・電子

キーワード:電験三種

設問数:18問

価格:0円

総利用数:1回

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第三種電気主任技術者試験理論科目令和元年度（解説なし）

問題文正答率:66.67%

問1 図のように,真空中に点P,点A,点Bが直線上に配置されている。点P は Q[C]の点電荷を置いた点とし,A-B間に生じる電位差の絶対値を|\(V_A\)\(_B\)|[V]とする。次の(a)〜(d)の四つの実験を個別に行ったとき,|\(V_A\)\(_B\)|[V]の値が最小となるものと最大となるものの実験の組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5) のうちから一つ選べ。

[実験内容]

(a) P-A間の距離を2 m, A-B間の距離を1mとした。

(b) P-A間の距離を1m, A-B間の距離を2mとした。

(d) P-A間の距離を1m, A-B間の距離を0.5mとした。

(1) (a)と(b)

(2) (a)と(c)

(3) (a)と(d)

(4) (b)と(c)

(5) (c)と(d)

解説・コメント

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問題文正答率:33.33%

問2 図のように,極板間距離d [mm]と比誘電率\(\epsilon\)\(_r\)が異なる平行板コンデンサが接続されている。極板の形状と大きさは全て同一であり,コンデンサの端効果, 初期電荷及び漏れ電流は無視できるものとする。印加電圧を10 kVとするとき, 図中の二つのコンデンサ内部の電界の強さE\(_A\)及びE\(_B\)の値[kV/mm]の組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) E\(_A\)=0.25　　E\(_B\)=0.67

(2) E\(_A\)=0.25　　E\(_B\)=1.5

(3) E\(_A\)=1.0　　 E\(_B\)=1.0

(4) E\(_A\)=4.0　　 E\(_B\)=0.67

(5) E\(_A\)=4.0　　 E\(_B\)=1.5

解説・コメント

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問題文正答率:66.67%

問3 図は積層した電磁鋼板の鉄心の磁化特性(ヒステリシスループ)を示す。図中のB[T]及びH[A/m]はそれぞれ磁束密度及び磁界の強さを表す。この鉄心にコイルを巻きリアクトルを製作し,商用交流電源に接続した。実効値がV[V]の電源電圧を印加すると図中に矢印で示す軌跡が確認された。コイル電流が最大のときの点は (ア) である。次に,電源電圧実効値が一定に保たれたまま,周波数がやや低下したとき,ヒステリシスループの面積は (イ) 。一方,周波数が一定で, 電源電圧実効値が低下したとき,ヒステリシスループの面積は (ウ) 。最後に,コイル電流実効値が一定で,周波数がやや低下したとき,ヒステリシスループの面積は (エ) 。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) (ア)=1　(イ)=大きくなる　(ウ)=小さくなる　(エ)=大きくなる

(2) (ア)=2　(イ)=大きくなる　(ウ)=小さくなる　(エ)=あまり変わらない

(3) (ア)=3　(イ)=あまり変わらない　(ウ)=あまり変わらない　(エ)=小さくなる

(4) (ア)=2　(イ)=小さくなる　(ウ)=大きくなる　(エ)=あまり変わらない

(5) (ア)=1　(イ)=小さくなる　(ウ)=大きくなる　(エ)=あまり変わらない

解説・コメント

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問題文正答率:33.33%

問4 図のように,磁路の長さ l=0.2m, 断面積 S=1x10\(^-\)\(^4\)m\(^2\)の環状鉄心に巻数 N=8000 の銅線を巻いたコイルがある。このコイルに直流電流 I=0.1A を流したとき,鉄心中の磁束密度は B=1.28Tであった。このときの鉄心の透磁率μの値[H/m]として,最も近いものを次の(1)~(5) のうちから一つ選べ。

　ただし,コイルによって作られる磁束は,鉄心中を一様に通り,鉄心の外部に漏れないものとする。

(1) 1.6x10^-4

(2) 2.0x10^-4

(3) 2.4x10^-4

(4) 2.8x10^-4

(5) 3.2 X10^-4

解説・コメント

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問題文正答率:33.33%

問5 図のように,七つの抵抗及び電圧E=100Vの直流電源からなる回路がある。この回路において,A-D間,B-C間の各電位差を測定した。このとき,A-D間の電位差の大きさ[V]及びB-C間の電位差の大きさ[V]の組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5) のうちから一つ選べ。

(1) A-D間の電位差の大きさ=28　　B-C間の電位差の大きさ=60

(2) A-D間の電位差の大きさ=40　　B-C間の電位差の大きさ=72

(3) A-D間の電位差の大きさ=60　　B-C間の電位差の大きさ=28

(4) A-D間の電位差の大きさ=68　　B-C間の電位差の大きさ=80

(5) A-D間の電位差の大きさ=72　　B-C間の電位差の大きさ=40

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問題文正答率:33.33%

問6 図に示す直流回路は,100Vの直流電圧源に直流電流計を介して10Ωの抵抗が接続され,50Ωの抵抗と抵抗R[Ω]が接続されている。電流計は5Aを示している。抵抗R[Ω]で消費される電力の値[W]として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。なお,電流計の内部抵抗は無視できるものとする。

(1) 2

(2) 10

(3) 20

(4) 100

(5) 200

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問題文正答率:66.67%

問7 図のように,三つの抵抗R₁[Ω], R₂[Ω], R₃[Ω]とインダクタンスL[H]のコイルと静電容量C[F]のコンデンサが接続されている回路にV[V]の直流電源が接続されている。定常状態において直流電源を流れる電流の大きさを表す式として,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) \( \Large{\frac{V}{R_3}}\)

(2) \( \Large{\frac{V}{\frac{1}{\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}}} }\)

(3) \( \Large{\frac{V}{\frac{1}{\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_3}}}}\)

(4) \( \Large{\frac{V}{\frac{1}{\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}}}} \)

(5) \( \Large{\frac{V}{\frac{1}{\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}}}}\)

解説・コメント

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問題文正答率:33.33%

問8 図の回路において,正弦波交流電源と直流電源を流れる電流Iの実効値[A]として,最も近いものを次の(1)〜(5) のうちから一つ選べ。ただし,E_aは交流電圧の実効値[V], E_dは直流電圧の大きさ[V], X_cは正弦波交流電源に対するコンデンサの容量性リアクタンスの値[Ω], Rは抵抗値[Ω]とする。

(1) 10.0

(2) 14.1

(3) 17.3

(4) 20.0

(5) 40.0

解説・コメント

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問題文正答率:33.33%

問9 図は,実効値が1Vで角周波数ω[krad/s]が変化する正弦波交流電源を含む回路である。いま,ωの値がω₁ = 5 krad/s, ω₂ = 10 krad/s, ω₃ = 30 krad/sと3通りの場合を考え,ω = ω_k(k=1,2,3)のときの電流i[A]の実効値をI_kと表すとき, I₁,I₂,I₃の大小関係として,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) I₁＜I₂＜I₃

(2) I₁＝I₂＜I₃

(3) I₂＜I₁＜I₃

(4) I₂＜I₁＝I₃

(5) I₃＜I₂＜I₁

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問題文正答率:33.33%

問10 図のように,電圧 1kV に充電された静電容量 100μF のコンデンサ,抵抗 1kΩ,スイッチからなる回路がある。スイッチを閉じた直後に過渡的に流れる電流の時定数τの値[s]と,スイッチを閉じてから十分に時間が経過するまでに抵抗で消費されるエネルギールW の値[J]の組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

回路図

(1) τ=0.1　W=0.1

(2) τ=0.1　W=50

(3) τ=0.1　W=1000

(4) τ=10　W=0.1

(5) τ=10　W=50

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問題文正答率:66.67%

問11 次の文章は,太陽電池に関する記述である。

　太陽光のエネルギーを電気エネルギーに直接変換するものとして,半導体を用いた太陽電池がある。p形半導体とn形半導体によるpn接合を用いているため, 構造としては (ア) と同じである。太陽電池に太陽光を照射すると,半導体の中で負の電気をもつ電子と正の電気をもつ (イ) が対になって生成され,電子はn形半導体の側に, (イ) はp形半導体の側に,それぞれ引き寄せられる。その結果,p形半導体に付けられた電極がプラス極,n形半導体に付けられた電極がマイナス極となるように起電力が生じる。両電極間に負荷抵抗を接続すると太陽電池から取り出された電力が負荷抵抗で消費される。その結果,負荷抵抗を接続する前に比べて太陽電池の温度は (ウ) 。

　上記の記述中の空白箇所(ア),(イ)及び(ウ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) (ア)=ダイオード　　(イ)=正孔　　　(ウ)=低くなる

(2) (ア)=ダイオード　　(イ)=正孔　　　(ウ)=高くなる

(3) (ア)=トランジスタ　(イ)=陽イオン　(ウ)=低くなる

(4) (ア)=トランジスタ　(イ)=正孔　　　(ウ)=高くなる

(5) (ア)=トランジスタ　(イ)=陽イオン　(ウ)=高くなる

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問題文正答率:33.33%

問12 図のように,極板間の距離d[m]の平行板導体が真空中に置かれ,極板間に強さE[V/m]の一様な電界が生じている。質量m[kg],電荷量q(>0) [C]の点電荷が正極から放出されてから,極板間の中心\(\frac{d}{2}\) [m]に達するまでの時間t[s]を表す式として,正しいものを次の(1) 〜(5) のうちから一つ選べ。

　ただし,点電荷の速度は光速より十分小さく,初速度は0m/sとする。また,重力の影響は無視できるものとし,平行板導体は十分大きいものとする。

回路図

(1) \(\sqrt{\frac{md}{qE}}\)

(2) \(\sqrt{\frac{2md}{qE}}\)

(3) \(\sqrt{\frac{qEd}{m}}\)

(4) \(\sqrt{\frac{qE}{md}}\)

(5) \(\sqrt{\frac{2qE}{md}}\)

解説・コメント

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問題文正答率:33.33%

問13 図のように電圧増幅度A\(_v\) (＞0)の増幅回路と帰還率β(0＜β≦1)の帰還回路からなる負帰還増幅回路がある。この負帰還増幅回路に関する記述として,正しいものを次の(1)〜(5) のうちから一つ選べ。ただし,帰還率βは周波数によらず一定であるものとする。

回路図

(1) 負帰還増幅回路の帯域幅は,負帰還をかけない増幅回路の帯域幅よりも狭くなる。

(2) 電源電圧の変動に対して負帰還増幅回路の利得は,負帰還をかけない増幅回路よりも不安定である。

(3) 負帰還をかけることによって,増幅回路の内部で発生するひずみや雑音が増加する。

(4) 負帰還をかけない増幅回路の電圧増幅度A\(_v\)と帰還回路の帰還率βの積が1より十分小さいとき,負帰還増幅回路全体の電圧増幅度は帰還率βの逆数で近似できる。

(5) 負帰還増幅回路全体の利得は,負帰還をかけない増幅回路の利得よりも低下する。

解説・コメント

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問題文正答率:33.33%

問14 直動式指示電気計器の種類,JISで示される記号及び使用回路の組合せとして,正しいものを次の(1)~(5) のうちから一つ選べ。

(1) 種類=永久磁石可動コイル形　　記号=

　　使用回路=直流専用

(2) 種類=空心電流力計形　　記号=

　使用回路=交流•直流両用

(3) 種類=整流形記号=

　　使用回路=交流•直流両用

(4) 種類=誘導形記号=

　　使用回路=交流専用

(5) 種類=熱電対形(非絶縁) 　記号=

　　使用回路=直流専用

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問題文正答率:33.33%

問15 図のように,平らで十分大きい導体でできた床から高さh[m]の位置に正の電気量Q [C]をもつ点電荷がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし,点電荷から床に下ろした垂線の足を点O,床より上側の空間は真空とし,床の導体は接地されている。真空の誘電率を\(\epsilon_0\)[F/m]とする。

導体説明

(a)床より上側の電界は,点電荷のつくる電界と,床の表面に静電誘導によって現れた面電荷のつくる電界との和になる。床より上側の電気力線の様子として,適切なものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(b)点電荷は床表面に現れた面電荷から鉛直方向の静電吸引力F[N]を受ける。その力は床のない状態で点Oに固定した電気量-\(\frac{Q}{4}\)[C]の点電荷から受ける静電力に等しい。F[N]に逆らって,点電荷を高さh[m]からz[m](ただしh＜z)まで鉛直方向に引き上げるのに必要な仕事 W[J]を表す式として,正しいものを次の(1)〜(5) のうちから一つ選べ。

(1) \(\frac{Q^2}{4πε_0z^2}\)

(2) \(\frac{Q^2}{4πε_0}\)(\(\frac{1}{h}-\frac{1}{z}\))

(3) \(\frac{Q^2}{16πε_0}\)(\(\frac{1}{h}-\frac{1}{z}\))

(4) \(\frac{Q^2}{16πε_0z^2}\)

(5) \(\frac{Q^2}{πε_0}\)(\(\frac{1}{h^2}-\frac{1}{z^2}\))

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問題文正答率:33.33%

問16 図のように線間電圧200 V,周波数50 Hzの対称三相交流電源にRLC負荷が接続されている。R= 10Ω,電源角周波数をω [rad/s]として,ωL = 10Ω, \(\frac{1}{ωC}\) = 20Ωである。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

回路図

(a)電源電流Iの値[A]として,最も近いものを次の(1)〜(5) のうちから一つ選べ。

(1) 7

(2) 10

(3) 13

(4) 17

(5) 22

(b)三相負荷の有効電力の値[kW]として,最も近いものを次の(1)〜(5) のうちから一つ選べ。

(1) 1.3

(2) 2.6

(3) 3.6

(4) 4.0

(5) 12

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問題文正答率:33.33%

問17 NANDICを用いたパルス回路について,次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし,高電位を「1」,低電位を「0」と表すことにする。

(a) pチャネル及びnチャネルMOSFETを用いて構成された図1の回路と真理値表が同一となるものを,図2のNAND回路の接続(イ),(ロ),(ハ)から選び,全て列挙したものを次の(1) 〜(5) のうちから一つ選べ。

図1と2

(1) (イ)

(2) (ロ)

(3) (ハ)

(4) (イ),(ロ)

(5) (イ),(ハ)

(b)図3の三つの回路はいずれもマルチバイブレータの一種であり,これらの回路図においてNAND ICの電源及び接地端子は省略している。同図(二),(ホ), (ヘ)の入力の数がそれぞれ0,1,2であることに注意して,これら三つの回路と次の二つの性質を正しく対応づけたものの組合せとして,正しいものを次の (1)〜(5)のうちから一つ選べ。

　性質I : 出力端子からパルスが連続的に発生し,ディジタル回路の中で発振器として用いることができる。

　性質Ⅱ : 「0」や「1」を記憶する機能をもち,フリップフロップの構成にも用いられる。

(1) 性質I=(二)　性質Ⅱ=(ホ)

(2) 性質I=(ニ)　性質Ⅱ=(へ)

(3) 性質I=(ホ)　性質Ⅱ=(ニ)

(4) 性質I=(ホ)　性質Ⅱ=(へ)

(5) 性質I=(へ)　性質Ⅱ=(ホ)

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問題文正答率:66.67%

問18 図1は,二重積分形A-D変換器を用いたディジタル直流電圧計の原理図である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

(a)図1のように,負の基準電圧-V\(_r\)(V\(_r\)＞0)[V]と切換スイッチが接続された回路があり,その回路を用いて正の未知電圧V\(_x\)(＞0) [V]を測定する。まず,制御回路によってスイッチがS\(_1\)側へ切り換わると,時刻t=0sで測定電圧V\(_x\)[V] が積分器へ入力される。その入力電圧V\(_i\)[V]の時間変化が図2(a)であり,積分器からの出力電圧V\(_o\)[V]の時間変化が図2(b)である。ただし,t=0sでの出力電圧をV\(_o\)=0Vとする。時刻t\(_1\)におけるV\(_o\)[V]は,入力電圧V\(_i\)[V]の期間0〜t\(_1\)[s]で囲われる面積Sに比例する。積分器の特性で決まる比例定数をk(＞0)とすると,時刻t=T\(_1\)[s]のときの出力電圧は, V\(_m\)= (ア) [V]となる。

　定められた時刻t=T\(_1\)[s]に達すると,制御回路によってスイッチがS\(_2\)側に切り換わり,積分器には基準電圧-V\(_r\)[V]が入力される。よって,スイッチS\(_2\)の期間中の時刻t[s]における積分器の出力電圧の大きさは, V\(_o\)=V\(_m\)- (イ) [V]と表される。

　積分器の出力電圧V\(_o\)が0Vになると,電圧比較器がそれを検出する。V\(_o\)=0Vのときの時刻をt=T\(_1\)+T\(_2\)[s]とすると,測定電圧はV\(_x\)= (ウ) [V]と表される。さらに,図2(c)のようにスイッチS\(_1\),S\(_2\)の各期間T\(_1\)[s],T\(_2\)[s]中にクロックパルス発振器から出力されるクロックパルス数をそれぞれN\(_1\),N\(_2\)とすると,N\(_1\)は既知なのでN\(_2\)をカウントすれば,測定電圧V\(_x\)がディジタル信号に変換される。ここで,クロックパルスの周期T\(_s\)は,クロックパルス発振器の動作周波数に (エ) する。

　上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして, 正しいものを次の(1)〜(5) のうちから一つ選べ。

(1) (ア)=kV\(_x\)T\(_1\)　(イ)=kV\(_r\)(t-T\(_1\))　　　(ウ)=\(\frac{T_2}{T_1}V_r\)　　(エ)=反比例

(2) (ア)=kV\(_x\)T\(_1\)　(イ)=\(kV_rT_2\)　　　　(ウ)=\(\frac{T_2}{T_1}V_r\)　　(エ)=反比例

(3) (ア)=\(k\frac{V_x}{T_1}\)　　(イ)=\(k\frac{V_r}{T_2}\)　　　　　(ウ)=\(\frac{T_1}{T_2}V_r\)　　(エ)=比例

(4) (ア)=\(k\frac{V_x}{T_1}\)　　(イ)=\(k\frac{V_r}{T_2}\)　　　　　(ウ)=\(\frac{T_1}{T_2}V_r\)　　(エ)=反比例

(5) (ア)=\(kV_xT_1\)　(イ)=\(kV_r(t-T_1)\)　 (ウ)=\(T_1T_2V_r\)　(エ)=比例

図1と2

(b)基準電圧が\(V_r\)=2.0V,スイッチ\(S_1\)の期間\(T_1\)[s]中のクロックパルス数が\(N_1=1.0×10^3\)のディジタル直流電圧計がある。この電圧計を用いて未知の電圧\(V_x\)[V]を測定したとき,スイッチ\(S_2\)の期間\(T_2\)[s]中のクロックパルス数が\(N_2=2.0×10^3\)であった。測定された電圧\(V_x\)の値[V]として,最も近いものを次の(1)〜(5) のうちから一つ選べ。

(1) 0.5

(2) 1.0

(3) 2.0

(4) 4.0

(5) 8.0

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