第二種電気工事士の過去問
令和2年度下期 午後
一般問題 問2
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問題
第二種 電気工事士試験 令和2年度下期 午後 一般問題 問2 (訂正依頼・報告はこちら)
A、B2本の同材質の銅線がある。Aは直径1.6mm、長さ100m、Bは直径3.2mm、長さ50mである。Aの抵抗はBの抵抗の何倍か。
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この過去問の解説 (3件)
01
抵抗に関わる、長さと断面積の2つを分けて考えます。
まず同材質であれば抵抗値は長さに比例します。
Aの長さはBの2倍なので抵抗は2倍になります。
また断面積が小さいほど抵抗値は大きくなります。
問題では銅線の直径で記されていますが、断面積は(直径÷2=)半径の2乗にπを掛けて求めます。
それでAはBよりも直径が2倍小さいため、この2乗である4倍抵抗が大きくなります。
長さで2倍、断面積で4倍大きくなるため、2×4=【8】倍となります。
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02
R=ρL/S
R:抵抗 [Ω]
ρ:抵抗率 [Ω⋅m]
L:電線の長さ [m]
S:電線の断面積(太さ)[m2]
で求められます。
銅線の直径から、Aの断面積を求めると、
0.8×0.8×π
長さ100mなので抵抗値は
100ρ/0.64π
となります。
同様にBを求めると
50ρ/2.56π
A/Bを計算すると
5.12/0.64=8
よって正解は4です
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03
2:×
3:×
4:○
抵抗の長さと断面積の関係は R=ρL/A の式で表されます。
R:抵抗 [Ω]
L:長さ [m]
A:断面積(太さ)[m2]
ここで、ρは抵抗率で、単位は(Ωm)となります。
銅線AとBの抵抗を式に当てはめると、
RA/RB=(ρA×LA/AA)/(ρB×LB/AB)
となり、銅線AとBは同材質ですので、ρA=ρBとなり約分され、
RA/RB=(LA/AA)/(LB/AB)
の式になります。
この式に銅線A、Bの直径、長さを当てはめると
RA=100÷(π×1.6×1.6/4)=100/0.64π
RB=50÷(π×3.2×3.2/4)=50/2.56π
RA/RB=(100/0.64π)/(50/2.56π)=(100×2.56π)/(50×0.64π)=256π/32π=8
よって、Aの抵抗はBの抵抗の8倍となり、4が正解となります。
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