第三種電気主任技術者の過去問
令和2年度(2020年)
理論 問14
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問題
第三種 電気主任技術者試験 令和2年度(2020年) 理論 問14 (訂正依頼・報告はこちら)
物理現象と、その計測・検出のための代表的なセンサの原理との組合せとして、不適切なものを次の選択肢の中から一つ選べ。
- 物理現象(計測・検出対象):光 センサの原理:電磁誘導に関するファラデーの法則
- 物理現象(計測・検出対象):超音波 センサの原理:圧電現象
- 物理現象(計測・検出対象):温度 センサの原理:ゼーベック効果
- 物理現象(計測・検出対象):圧力 センサの原理:ピエゾ抵抗効果
- 物理現象(計測・検出対象):磁気 センサの原理:ホール効果
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この過去問の解説 (2件)
01
正解は1です。
1 .→ 不適切です。
電磁誘導によるファラデーの法則は、コイルを通る磁束数が変化すると、コイルに誘導起電力が発生することをいいます。
よって、物理現象は光ではありません。
2 .→ 正しいです。
圧電現象とは、水晶や特定の種類のセラミックなどに圧力を加えると、生じるひずみによって電圧が発生する現象のことをいいます。
固体結晶内のイオンは格子状に配置されていて、圧力を加えることでイオンの位置のずれが大きくなり、結晶の一方がプラス、もう一方がマイナスの電気を帯びます。
このことにより、電気分極が起き、電圧が発生します。
圧電素子は電圧を加えるだけで、超音波振動を得ることができ、クオーツ時計の水晶振動子、携帯電話用小型スピーカなどに用いられます。
3 .→ 正しいです。
ゼーベック効果とは、物質の両端に温度差を与えると、その両端に電位差(起電力)が生じる現象のことをいいます。
物質を加熱した側にキャリアが生じ、物質を冷却した側にはキャリアの発生はほとんどありません。
この、物質を加熱した側と、冷やした側を接続すると、電力を取り出すことができます。
4 .→ 正しいです。
ピエゾ抵抗効果とは、ピエゾ抵抗が応力を受けて変形する時、電気抵抗が変化する現象をいいます。
圧力を受けて変形するダイヤフラム(弾性薄膜)上に、ホイートストンブリッジを構成すると、圧力変化に比例した電位差出力を得ることができます。
この現象は、圧力センサに利用されます。
5 .→ 正しいです。
ホール効果とは、電流が流れている物体に磁場をかけると、キャリアがローレンツ力を受けて物体の端に移動し、物体内に電位差が生じる現象をいいます。
この電位差を測ることにより、磁界の発生の有無や、磁界の強さを判別することができ、磁気センサに用いられます。
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02
正解は「1」です。
センサに関する問題です。
1.不適切です。
・電磁誘導に関するファラデーの法則は,コイルを貫く磁束が変化すると,コイルに起電力が発生するというものです。よって,光を検出することはできません。
・ファラデーの法則で検出できるのは,磁束および起電力です。
・光は光電センサを用いて,光の直進・屈折・反射・偏光を判断し検出します。
2.適切です。
・圧電現象は加わった圧力に応じた電荷が発生する現象で,超音波によって圧力が変動する事を利用して検出します。
3.適切です。
・ゼーベック効果とは,物体の温度差が電圧に直接変換される現象の事で,これを利用して温度を検出します。
4.適切です。
・ピエゾ抵抗効果とは,圧力やひずみによって結晶の電気抵抗が変化する現象で,これを利用して圧力を検出します。
5.適切です。
・ホール効果とは,電流が流れている導体に対して,その電流に垂直な磁場がかかると電流・磁場に直交する方向に起電力が現れる現象の事で,これを利用して磁気を検出します。
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