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電気の基礎理論

電気の基礎理論-1

照度の単位は。

  • イ F
  • ロ lm
  • ハ H
  • ニ lx

解答・解説

 lx

読み方はルクス。
それぞれF(ファラド)は静電容量、lm(ルーメン)は光束、H(ヘンリー)はインダクタンスの単位です。

電気の基礎理論-2

A、B2本の同材質の銅線がある。Aは直径1.6[㎜]、長さ40[m]、Bは直径3.2[㎜]、長さ20[m]である。Aの抵抗はBの抵抗の何倍か。

  • イ 2
  • ロ 4
  • ハ 6
  • ニ 8

解答・解説

 8

2つの導体を比べるとき、導体の長さが2倍になると電気抵抗も2倍になります。
次に導体の直径または半径が2倍になると電気抵抗は4分の1になります。
これよりAはBより2倍の長さがあるため電気抵抗は2倍、またAはBに比べ直径が半分のため電気抵抗は4倍。
合わせて電気抵抗が8倍高くなります。

電気の基礎理論-3

直径1.6[㎜]、長さ8[m]の軟銅線と電気抵抗が等しくなる直径3.2[㎜]の軟銅線の長さ[m]は。
ただし、軟銅線の抵抗率は同一とする。

  • イ 4
  • ロ 8
  • ハ 16
  • ニ 32

解答・解説

 32

導体の直径または半径が2倍になると電気抵抗は4分の1になります。
両方の軟銅線の電気抵抗を等しくするためには、長さが4倍でなければいけません。
8×4=32

電気の基礎理論-4

直径2.6[㎜]、長さ10[m]の銅導線と抵抗値が最も近い銅導線は。

  • イ 直径1.6[㎜]、長さ20[m]
  • ロ 断面積5.5[㎜²]、長さ10[m]
  • ハ 直径3.2[㎜]、長さ5[m]
  • ニ 断面積8[㎜²]、長さ10[m]

解答・解説

 断面積5.5[㎜²]、長さ10[m]

直径2.6mmの銅導線の断面積は、半径×半径×円周率で求められます。
1.3 × 1.3 × 3.14 ≒ 5.3
長さも等しいことからロ。

  • [イ]の断面積は、0.8×0.8×3.14≒2.0
  • [ハ]の断面積は、1.6×1.6×3.14≒8.0

電気抵抗は断面積と反比例し、長さに比例するため、問題の直径2.6mm、長さ10mの銅銅線の抵抗値を基準とすると、

  • [イ]断面積2.0÷5.3≒0.38 長さ20÷10=2 抵抗値2÷0.38=5.26倍
  • [ロ]断面積5.5÷5.3≒1.04 長さ10÷10=1 抵抗値1÷1.04=0.96倍
  • [ハ]断面積8.0÷5.3≒1.50 長さ5÷10=0.5 抵抗値0.5÷1.5=0.33倍
  • [ニ] 断面積8.0÷5.3≒1.50 長さ10÷10=1 抵抗値1÷1.5=0.66倍

抵抗値が最も近い値の[ロ]を選びます。

電気の基礎理論-5

消費電力が300[W]の電熱器を、2時間使用したときの発熱量[kJ]は。

  • イ 36
  • ロ 600
  • ハ 1080
  • ニ 2160

解答・解説

 2160

電力量は、消費電力 × 時間 で表せます。
300W × 2時間 = 600W(h)
1秒間で1W=1Jのため、1W(h)=3600J
600W × 3600J = 2,160,000J = 2,160kJ となります。

電気の基礎理論-6

電熱器により、60リットルの水を20[℃]上昇させるのに必要な電力量[kW・h]は。
ただし、1リットルの水の温度を1[℃]上昇させるのに必要なエネルギーは4.2[kJ]とし、熱効率は100[%]とする。

  • イ 1
  • ロ 1.2
  • ハ 1.4
  • ニ 1.6

解答・解説

 1.4

必要な熱量を求めます。
4.2kJ× 60ℓ × 20℃ = 5040
熱効率は100%なので、5040kJが必要な熱量です。
電力量は1秒1W = 1Jなので3600秒(1時間)で5040kJの熱量を出すために必要な電力量は
5040 / 3600 = 1.4
1.4kW(h)になります。

電気の基礎理論-7

図のような回路で、端子a-b間の合成抵抗[Ω]は。

  • イ 1
  • ロ 1.2
  • ハ 1.8
  • ニ 2

解答・解説

 1.2

合成抵抗の計算は下記の方法で行います。
①並列つなぎの合成抵抗  (抵抗値×抵抗値)/(抵抗値+抵抗値)
②直列つなぎの合成抵抗  抵抗値+抵抗値
この場合、並列の合成抵抗と直列の合成抵抗に分けて考えます。
回路下部の3Ωは直列なので 3 + 3 = 6Ω
回路上部の3Ωは並列なので(3×3)/(3+3) = 1.5Ω
これらを並列の合成抵抗と考えて (6×1.5)/(6+1.5) = 1.2
1.2Ωになります。

電気の基礎理論-8

図のような回路で、端子a-b間の合成抵抗[Ω]は。

  • イ 1.5
  • ロ 1.8
  • ハ 2.4
  • ニ 3

解答・解説

 1.8

合成抵抗の計算は下記の方法で行います。
①並列つなぎの合成抵抗  (抵抗値×抵抗値)/(抵抗値+抵抗値)
②直列つなぎの合成抵抗  抵抗値+抵抗値
並列の合成抵抗と直列の合成抵抗に分けて考えます。
回路下部の並列部分は(3×3)/(3+3) = 1.5Ω
この合成抵抗と隣の抵抗を直列の合成抵抗と考えて
1.5 + 3 = 4.5Ω
回路上部と回路下部それぞれの抵抗を並列の合成抵抗と考えて
(3×4.5)/(3+4.5) = 1.8
1.8Ωになります。

電気の基礎理論-9

図のような交流回路で、負荷に対してコンデンサCを設置して、力率を100[%]に改善した。このときの電流計の指示値は。

  • イ 零になる
  • ロ コンデンサ設置前と比べて増加する。
  • ハ コンデンサ設置前と比べて減少する。
  • ニ コンデンサ設置前と比べて変化しない。

解答・解説

 コンデンサ設置前と比べて減少する。

回路の力率を改善すると、遅れ電流が減少するため、電流計の指示値は減少します。

電気の基礎理論-10

図のような負荷が接続されている単相3線式回路における、図中の×印点で断線した場合、b-c間の電圧[V]は。
ただし、断線によって負荷の抵抗値は変化しないものとする。

  • イ 60
  • ロ 80
  • ハ 120
  • ニ 160

解答・解説

 160

図中の×の地点で断線するとa-c間の抵抗は直列の合成抵抗になります。
オームの法則から電圧 ÷ 抵抗 = 電流
200 / 10+40(直列の合成抵抗) = 4
4Aの電流が流れています。
b-c間の電圧は間の抵抗から求めます。オームの法則から
電流 × 抵抗 = 電圧
4 × 40 = 160  160Vになります。

電気の基礎理論-11

図のような交流回路で、リアクタンス8[Ω]の両端の電圧V[V]は。

  • イ 43
  • ロ 57
  • ハ 60
  • ニ 80

解答・解説

 80

この回路のインピーダンスを求めます。
インピーダンスZはになります。
回路に流れる電流は Ⅰ=V/Z のため
100[V] ÷ 10[Ω] = 10  10A
リアクタンスの電圧はオームの法則から
10[A] × 8[Ω] = 80  80Vになります。

電気の基礎理論-12

図のように、電線のこう長8[m]の配線により、消費電力2000[W]の抵抗負荷に電力を供給した結果、負荷の両端の電圧は100[V]であった。配線における電圧降下[V]は。
ただし、電線の電気抵抗は長さ1000[m]当たり3.2[Ω]とする。

  • イ 1
  • ロ 2
  • ハ 3
  • ニ 4

解答・解説

 1

問題文の条件から電線に流れる電流を求めます。
I = P/V (P=消費電力、V=電圧) となるので
I = 2000/100 = 20 20Aになります。
次に電線の電気抵抗を求めます。
電線1000[m]の電気抵抗が3.2[Ω]なので
3.2/1000 = 0.0032 1mあたり0.0032Ωの電線が8mなので
0.0032 × 8 = 0.0256  0.0256Ωになります。
電圧降下を求める公式にこれらを代入します。
電圧降下を求める公式は 2rI なので
2 × 20 × 0.0256 = 1.024  約1Vになります。

電気の基礎理論-13

合成樹脂製可とう電線管(PF管)による低圧屋内配線工事で、管内に断面積5.5[㎜2]の600Vビニル絶縁電線(銅導体)3本を収めて施設した場合、電線1本当たりの許容電流[A]は。
ただし、周囲温度は30[℃]以下、電流減少係数は0.70とする。

  • イ 26
  • ロ 34
  • ハ 42
  • ニ 49

解答・解説

 34

断面積5.5mm2の600Vビニル絶縁電線の許容電流は49Aです。
この問いの電流減少係数は0.7なので、49 × 0.7 = 34.3
答えは整数のため34.3 ≒ 34

単線 より線
太さ 許容電流値 総断面積 許容電流値
1.6mm 27A 2㎜2 27A
2.0mm 35A 3.5㎜2 37A
2.6mm 48A 5.5㎜2 49A

電気の基礎理論-14

低圧屋内配線工事に使用する600Vビニル絶縁ビニルシースケーブル丸形(銅導体)、導体の直径2.0[㎜]、3芯の許容電流[A]は。
ただし、周囲温度は30[℃]以下、電流減少係数は0.70とする。

  • イ 19
  • ロ 24
  • ハ 33
  • ニ 35

解答・解説

 24

直径2.0mmの600Vビニル絶縁電線の許容電流は35Aです。
この問いの電流減少係数は0.7なので、35 × 0.7 = 24.5
答えは整数のため24.5 ≒ 24

単線 より線
太さ 許容電流値 総断面積 許容電流値
1.6mm 27A 2㎜2 27A
2.0mm 35A 3.5㎜2 37A
2.6mm 48A 5.5㎜2 49A

電気の基礎理論-15

力率の最もよい電気機械器具は。

  • イ 電気トースター
  • ロ 電気洗濯機
  • ハ 電気冷蔵庫
  • ニ LED電球(制御装置内蔵形)

解答・解説

 電気トースター

電気を熱に変える機械は力率が高くなります。
その他の例として電気コタツなどがあります。


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