電気回路・電磁気の基礎
オームの法則、キルヒホッフの法則、テブナンの定理、交流のインピーダンスと共振、RC・RL回路の過渡現象、電磁誘導など、電子回路の土台になる電気回路と電磁気の基本を3択で学べます。
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電気回路・電磁気の基礎の要点
電気回路の基本は、オームの法則とキルヒホッフの電流則・電圧則です。直列・並列の合成抵抗、分圧と分流、テブナンの定理や重ね合わせの理を使えば、複雑な回路も簡単な等価回路に置き換えて計算できます。
交流では、コイルとコンデンサのリアクタンスが周波数で変わり、電圧と電流に位相差が生じます。インピーダンス、共振、力率、過渡応答の時定数、そしてその背景にある電界・磁界・電磁誘導の法則は、半導体に限らず電子回路を扱うあらゆる分野の土台です。
電気回路・電磁気の基礎の問題一覧（50問）
- 100 Ω、200 Ω、300 Ωの3本の抵抗を直列に接続したときの合成抵抗はいくらか。
- 6 Ωと3 Ωの抵抗を並列に接続したときの合成抵抗はいくらか。
- キルヒホッフの電圧則(第2法則)の内容として正しいものはどれか。
- 100 Ωの抵抗の両端に10 Vの直流電圧を加えたとき、抵抗で消費される電力はいくらか。
- 実効値100 Vの正弦波交流電圧の最大値(振幅)に最も近いものはどれか。
- 瞬時値が v = 10 sin(100πt) [V] で表される正弦波交流電圧の周波数はいくらか。(tの単位は秒)
- 理想的なコンデンサに正弦波の交流電圧を加えたとき、流れる電流と電圧の位相の関係として正しいものはどれか。
- 交流回路で、有効電力をP [W]、皮相電力をS [VA]としたとき、力率を表す式はどれか。
- 抵抗R = 1 kΩとコンデンサC = 10 µFを直列に接続したRC回路の時定数はいくらか。
- 充電されていないコンデンサに、抵抗Rを通して直流電圧Eを加えた。加えた直後のコンデンサの状態として正しいものはどれか。
- 真空中の2つの点電荷の間に働く静電気力(クーロン力)の大きさは、電荷を変えずに距離を2倍にするとどうなるか。
- 十分に長いまっすぐな導線に直流電流を流したとき、導線のまわりにできる磁界の形と向きとして正しいものはどれか。
- 平行平板コンデンサで、極板の面積を2倍にし、極板の間隔を半分にすると、静電容量は何倍になるか。(極板の間の誘電体は変えない)
- 一次巻線の巻数が1000回、二次巻線の巻数が100回の理想変圧器の一次側に、交流100 V(実効値)を加えた。二次側の電圧(実効値)はいくらか。
- コイルを貫く磁束が変化すると、コイルに起電力が生じる(電磁誘導)。この誘導起電力の大きさを決めるものとして正しいものはどれか。
- 12 Vの直流電源に、電源の正極側から抵抗R1 = 2 kΩ、R2 = 1 kΩの順に直列に接続した(R2の他端は負極)。R2の両端の電圧はいくらか。(出力から電流は取り出さない)
- 10 Ωと20 Ωの抵抗を並列に接続し、全体に3 Aの電流を流した。20 Ωの抵抗に流れる電流はいくらか。
- 10 Vの直流電圧源(内部抵抗0)に抵抗R1 = 6 kΩとR2 = 4 kΩを直列に接続し、R2の両端を出力端子とした。出力端子から見たテブナンの等価回路(等価電圧Vthと等価抵抗Rth)として正しいものはどれか。
- 起電力12 V、内部抵抗4 Ωの電圧源と等価なノートンの等価回路(電流源と抵抗)として正しいものはどれか。
- 起電力10 V、内部抵抗50 Ωの直流電源に負荷抵抗RLをつなぐ。RLを変えたとき、負荷で消費される電力の最大値はいくらか。
- 起電力10 Vの電圧源V1が抵抗R1 = 10 Ωを通して節点Aに、起電力5 Vの電圧源V2が抵抗R2 = 10 Ωを通して同じ節点Aに接続され、節点Aとグラウンドの間に抵抗R3 = 10 Ωがある。2つの電圧源の負極はグラウンドにつながっている。節点Aの電圧はいくらか。
- 10 Vの直流電源に、R1 = 1 kΩとR2 = 1 kΩの直列と、R3 = 1 kΩとR4 = 1.5 kΩの直列の2組を並列に接続した(R1とR3が電源の正極側)。R1とR2の接続点と、R3とR4の接続点の間の電圧の大きさはいくらか。(測定による電流は無視する)
- 同じ材料・同じ長さの、断面が円形の導線で、直径を2倍にすると抵抗はどうなるか。(温度は同じ)
- 静電容量1 µFのコンデンサの、周波数1 kHzにおけるリアクタンスの大きさに最も近いものはどれか。
- 抵抗R = 30 Ωと、リアクタンスXL = 40 Ωのコイルを直列に接続した回路のインピーダンスの大きさはいくらか。(コイルの抵抗分は無視する)
- L = 1 mH、C = 10 nFの直列共振回路の共振周波数に最も近いものはどれか。
- 直列RLC回路に、共振周波数の正弦波電圧を加えたときの性質として正しいものはどれか。
- 実効値100 Vの正弦波交流電圧を50 Ωの抵抗に加えたとき、抵抗で消費される平均電力はいくらか。
- 有効電力が800 W、皮相電力が1000 VAの交流負荷の無効電力はいくらか。(電圧・電流は正弦波)
- Y結線(星形結線)の平衡三相交流で、相電圧(各相と中性点の間の電圧)が100 V(実効値)のとき、線間電圧(実効値)に最も近いものはどれか。
- モーターなどの誘導性負荷を含む回路の力率を改善するために、一般に行われる方法はどれか。
- インダクタンスL = 10 mHのコイルと抵抗R = 100 Ωを直列に接続したRL回路の時定数はいくらか。
- 起電力10 Vの直流電源に、抵抗R = 5 Ωとコイル(巻線の抵抗は無視できる)を直列に接続し、スイッチを入れた。スイッチを入れた直後と、十分に時間がたった後の電流の組み合わせとして正しいものはどれか。
- 10 Vに充電したコンデンサを抵抗を通して放電させる。放電を始めてから時定数τに等しい時間がたったときの、コンデンサの電圧に最も近いものはどれか。
- 静電容量10 µFのコンデンサを10 Vに充電したとき、蓄えられるエネルギーはいくらか。
- インダクタンス2 mHのコイルに3 Aの直流電流が流れているとき、コイルに蓄えられているエネルギーはいくらか。
- 磁束密度0.5 Tの一様な磁界の中に、長さ10 cmの直線の導線を磁界と垂直に置き、2 Aの電流を流した。導線が受ける力の大きさはいくらか。
- 間隔1 mmの平行平板電極の間に100 Vの電圧を加えたとき、電極の間の電界の強さはいくらか。(電界は一様とする)
- 空気中で、十分に長い直線の導線に10 Aの電流を流したとき、導線から10 cm離れた点の磁束密度に最も近いものはどれか。(μ0 = 4π×10⁻⁷ H/m、空気の透磁率はμ0とみなす)
- 両端をつないで閉回路にしたコイルに、棒磁石のN極を近づけた。コイルに流れる誘導電流の向きについて正しいものはどれか。
- 10 Vの直流電源に10 kΩと10 kΩの抵抗を直列に接続した分圧回路で、下側(グラウンド側)の抵抗に並列に10 kΩの負荷抵抗をつないだ。出力電圧(下側の抵抗の両端の電圧)に最も近いものはどれか。
- 平衡三相負荷で、線間電圧が200 V、線電流が10 A、力率が0.8のとき、負荷の有効電力(三相の合計)に最も近いものはどれか。
- R = 10 Ω、L = 1 mH、C = 10 nFの直列RLC共振回路の帯域幅(電流が共振時の 1/√2 になる2つの周波数の差)に最も近いものはどれか。
- 抵抗R = 10 kΩを通して、充電されていないコンデンサC = 10 µFに直流電圧を加えた。コンデンサの電圧が最終値の50%に達するまでの時間に最も近いものはどれか。
- 充電されていないコンデンサCを、抵抗Rを通して直流電圧Eで十分に充電した。この間に抵抗で消費されるエネルギーとして正しいものはどれか。
- 起電力10 Vの直流電源に抵抗10 Ωとコイルを直列に接続し、コイルに並列に100 Ωの抵抗をつないだ。十分に時間がたってから、スイッチで電源と10 Ωの抵抗を切り離した。切り離した直後に100 Ωの抵抗の両端に生じる電圧の大きさはいくらか。(コイルの巻線抵抗は無視する)
- 充電した平行平板コンデンサを電源から切り離し、極板の間(空気、比誘電率は1とみなす)を比誘電率εrの誘電体ですき間なく満たした。極板間の電圧と蓄えられたエネルギーの変化として正しいものはどれか。
- 自己インダクタンスL1 = 4 mHとL2 = 9 mHの2つのコイルが、結合係数k = 0.5で磁気的に結合している。相互インダクタンスMはいくらか。
- 巻数比 N1:N2 = 10:1 の理想変圧器の二次側に8 Ωの抵抗負荷をつないだ。一次側から見たインピーダンスはいくらか。
- 長さ0.5 m、半径1 cm、巻数500回のソレノイド(十分に長いとみなす)に2 Aの電流を流した。内部の中央付近の磁束密度に最も近いものはどれか。(真空中、μ0 = 4π×10⁻⁷ H/m)
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