第三種電気主任技術者の過去問
令和4年度(2022年)上期
理論 問9

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問題

第三種 電気主任技術者試験 令和4年度(2022年)上期 理論 問9 (訂正依頼・報告はこちら)

図のように、5Ωの抵抗、200mHのインダクタンスをもつコイル、20μFの静電容量をもつコンデンサを直列に接続した回路に周波数f[Hz]の正弦波交流電圧E[V]を加えた。周波数fを回路に流れる電流が最大となるように変化させたとき、コイルの両端の電圧の大きさは抵抗の両端の電圧の大きさの何倍か。最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
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この過去問の解説 (2件)

01

回路を流れる電流が最大ということは、

回路上の各リアクタンスが同じ大きさであることを意味するので、

 2πfL = 1/(2πfC)

が成立します。

流れる電流Iを求める際は、回路上の抵抗のみを考えれば良いので、

 I = E/5

となります。

この時の(共振)周波数fは、

 f = 1/(2πLC)

  = 1/(2π√(200×10-3×20×10-6))

  ≒ 79.6[Hz]

となります。

抵抗の両端の電圧VRは、

 VR = 5×(E/5) = E

コイルの両端の電圧の大きさVLは、

 VL = 2π×79.6×200×10-3×(E/5) = 20E

VL/VR = 20E/E = 20 であることから、

コイルの両端の電圧の大きさは、抵抗の両端の電圧の大きさの20倍となります。

選択肢4. 20

こちらが正しいです。

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02

直列共振回路におけるコイルと抵抗の電圧比に関する計算問題です。

この回路は、問題文よりRーLーC直列共振回路であることが分かります。

選択肢4. 20

◆電流が最大となる周波数f

直列共振の公式より

 f = 1 / (2π√(LC))

  = 1 / (2π√(200×10ー3×20×10ー6))

  = 250 / π

  ≒ 79.6 [Hz]

となります。

◆コイルと抵抗の電圧比

 VL / VR = XLI / RI

   = XL / R

となり、電圧比はリアクタンスと抵抗の比で求めることができるようになります。

XL / R = 2πfL / R

  = (2π×(250/π)×200×10ー3) / 5

  = 100 / 5

  = 20

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