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
この過去問の解説 (4件)
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。
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。
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。
×
誤りです。
×
誤りです。
○
正解です。
×
誤りです。
抵抗が全て30Ωであるため、図を使って解説すれば分かり易いのですが、言葉でしか解説できないため、分かり難かったかと思います。
スイッチを閉じたとき、抵抗側にも若干の電流は流れると思いますが、精密な計算が必要な問題でないため、無視して考えます。
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