第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
令和4年度(2022年)上期
問7 (理論 問7)
問題文

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問題
第三種電気主任技術者(電験三種)試験 令和4年度(2022年)上期 問7(理論 問7) (訂正依頼・報告はこちら)

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この過去問の解説 (3件)
01
合成抵抗値から未知の抵抗値を求める計算問題です。
この問題のポイントは、回路図の変換とブリッジ回路の平衡条件に気付けるかです。
はじめに、回路図を分かりやすくするためRxを図1のように避けます。
また、説明の都合上、図のように各抵抗を仮称することとします。
図1を見ると、R1~R5の抵抗を含む回路がブリッジ回路になっています。
この回路において、向かい合う抵抗を掛け合わせた値が同じであるなら平衡状態となり、R5に電流は流れません。
つまり、計算すべき抵抗は図2のようになります。
次に、ブリッジ回路となっていた部分の合成抵抗R0'を求めます。
R13 = R1 + R3
= 1 + 2 = 3 [Ω]
R24 = R2 + R4
= 1 + 2 = 3 [Ω]
R0' = (R13 × R24) / (R13 + R24)
= (3 × 3) / (3 + 3)
= 1.5 [Ω]
R0'とRxは並列であるため、合成抵抗を求める式は以下のようになります。
R0 = (R0' × Rx) / (R0' + Rx)
分かっている値を代入して、Rxを求めます。
0.6 = 1.5Rx / (1.5 + Rx)
1.5Rx = 0.9 + 0.6Rx
(1.5 − 0.6)Rx = 0.9
Rx = 0.9 / 0.9
= 1 [Ω]
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02
まず、外側に接続されている4つの抵抗値を確認すると、平衡状態にあることが分かります。
よって、中心の2[Ω]の抵抗には電流が流れないことになり、この電路を考える必要はなくなります。
最終的にこの回路では、
1.5[Ω]の抵抗 {(1+2)(1+2)} / {(1+2)+(1+2)} [Ω]と、
抵抗RXが並列接続される形となります。
合成抵抗は0.6[Ω]なので、
0.6 = 1.5RX/(1.5+RX) より
RX = 1[Ω]
となります。
こちらが正しいです。
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03
直並列回路の計算問題となります。
まず問題図見ると抵抗RXと抵抗5個の二つのグループに分けることができます。さらに抵抗5個のグループはブリッジ回路で平衡しているので中心の抵抗2[Ω]には電流は流れません。なので抵抗4つの合成抵抗を求めれば良いです。その合成抵抗は以下となります。
・R=(1+2)×(1+2)/(1+2)+(1+2)=9/6=1.5[Ω]
次にab端子間の合成抵抗0.6Ωの式から抵抗RXを求めていきます。
・0.6=1.5RX/1.5+RX
・0.6(1.5+RX)=1.5RX
・0.9+0.6RX=1.5RX
・0.9RX=0.9
・RX=1.0
以上となります。
こちらが適切な解答となります。
一見この問題の見た目は難しそうにみえますが、直流回路の定義を理解していれば計算自体はそれほど難しくはありません。そこに気づけるかがこの問題のポイントとなります。
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