第二種電気工事士の過去問
令和4年度上期 午後
一般問題 問1

正解は 3 の 50[V]となります。

まず、抵抗と並列に接続されているスイッチを閉じた（オンにした）場合、電流はすべてスイッチ側に流れ、抵抗側には流れません。これを短絡といいます。計算する際は単なる電線として扱います。

次に端子aの左側についている抵抗ですが、ab間は接続されていないため、無視することができます。これを開放といいます。

したがってこの回路は、「100Vの電圧が直列につながった30Ωの抵抗2個」という回路になりますので、抵抗1個にかかる電圧は100Vの半分の50Vとなります。

正解は３の５０［V］となります。

スイッチSが開いている場合、回路には３０［Ω］の抵抗が３つ直列接続されている状態になります。

このとき、端子aとbは物理的に接続されていません。

そのため、最も右側にある３０［Ω］の抵抗には電流が流れないため、無視しても大丈夫です（開放という）。

オームの法則を思い出してください。

I=V/Rより、電流はより抵抗値の低い方に多く流れようとする性質があります。

スイッチを閉じた場合の抵抗値は、ほぼ0［Ω］です。

よって、スイッチSを閉じた場合、電流は全てスイッチ側に流れます。

そのため、スイッチSと並列接続されている３０［Ω］の抵抗には、電流が流れません。

よって、この抵抗も無視することができます（短絡という）。

計算をするうえで考慮しなければならない抵抗は、２つとなりました。

ここで、直列接続の場合、抵抗値が等しい２つの抵抗には起電力（この問題の場合は１００［V］）の半分の電圧がそれぞれに印加されます。

よって、１００÷２＝５０より、50［V］となります。

正解は「３」の50（V）となります。

スイッチSを閉じると、合成抵抗の公式から。

R＝０×30/０＋30

　＝０（Ω）

つまり、スイッチの並列回路の抵抗は０（Ω）となります。

端子aの左側の抵抗30（Ω）には電流が流れていないため、抵抗がないものと考えます。

100（V）の電圧が2つの抵抗に掛かっています。つまり、1つの抵抗に掛かる電圧は50（V）であることが分かります。

本問題は、抵抗のある回路の電圧を求める問題です。

スイッチを閉じると、スイッチと抵抗 30 [Ω] が並列の回路の電流は、抵抗を通らずに、すべてスイッチ側に流れます。

したがって、問題図の回路は、電源を通った後、30 [Ω] の抵抗を通り、スイッチ側を流れ、縦に接続されている 30 [Ω] を通り、電源に戻るという回路の構成となります。

回路の抵抗は、60 [Ω] となるため、回路の電流 I [A] は、オームの法則により、

I [A] ＝ 100 [V] ÷ 60 [Ω] ＝10/6 [A]

です。

電源のすぐ後の抵抗 30 [Ω] で使用される電圧 E₁ [V]は、

E₁ [V] ＝ I [A] × 30 [Ω] ＝ 10/6 [A] × 30 [Ω] ＝ 50 [V]

となります。

したがって、抵抗とスイッチを通った後の電圧 E₂ [V]は、

E₂ [V] ＝ 100 [V] － E₁ [V] ＝ 100 [V] － 50 [V] ＝ 50 [V]

となります。a の手前の抵抗 30 [Ω]には、a－bが接続されず、電流が流れませんので、a－b端子間の電圧は、E₂ [V] となり、50 [V] です。