問1 図1に示すような、空気を含む二つの誘電体からなる平行平板電極がある。この下部電極を接地し、上部電極に電圧を加えたときの電極間の等電位線の分布を示す断面図として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、誘電体の導電性及び電極と誘電体の端効果は無視できるものとする。参考までに固体誘電体を取り除いた、空気中平行平板電極の場合の等電位線の分布を図2に示す。

(5)

問2 空気中に孤立した半径 a[m]の導体球に帯電できる最大の電荷の値[C]として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、空気の絶縁耐力及び誘電率はそれぞれ Em[V/m]及び ε0[F/m]とする。

(4) 4πε0a²Em

問3 磁気に関する量とその単位記号(SI 基本単位及び組立単位による表し方)の組合せとして、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) 磁束 V/s

問4 図のように、A、B 2本の平行な直線導体があり、導体Aには1.2 Aの、導体Bにはそれと反対方向に3 Aの電流が流れている。導体AとBの間隔がl[m]のとき、導体Aより0.3 m離れた点Pにおける合成磁界が零になった。lの値[m]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、導体A、Bは無限長とし、点Pは導体A、Bを含む平面上にあるものとする。

(2) 0.45

問5 図の直流回路において、抵抗R = 10Ωで消費される電力の値[W]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) 0.28

問6 図の回路において、抵抗R[Ω]には電流0.3 Aが流れている。抵抗Rの値[Ω]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) 2.0

問7 起電力が E[V]で内部抵抗が r[Ω]の電池がある。この電池に抵抗 R1[Ω]と可変抵抗 R2[Ω]を並列につないだとき、抵抗 R2[Ω]から発生するジュール熱が最大となるときの抵抗 R2 の値[Ω]を表す式として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3) R2 = rR1/(r+R1)

問8 図のように、二つのLC直列共振回路A、Bがあり、それぞれの共振周波数が fA[Hz]、fB[Hz]である。これらA、Bをさらに直列に接続した場合、全体としての共振周波数が fAB[Hz]になった。fA、fB及び fAB の大小関係として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3) fB < fAB < fA

問9 次式に示す電圧 e[V]及び電流 i[A]による電力の値[kW]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。 e = 100 sin(ωt) + 50 sin(3ωt − π/6) [V] i = 20 sin(ωt − π/6) + 10√3 sin(3ωt + π/6) [A]

(2) 1.08

問10 図の回路のスイッチSを t=0sで閉じる。電流iS[A]の波形として最も適切に表すものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、スイッチSを閉じる直前に、回路は定常状態にあったとする。

(3)

問11 バイポーラトランジスタと電界効果トランジスタ(FET)に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(4) バイポーラトランジスタは電圧制御素子、FETは電流制御素子といわれる。

問12 真空中に置かれた平行電極板間に、直流電圧V[V]を加えて平等電界E[V/m]を作り、この陰極板に電子を置いた場合、初速零で出発した電子が陽極板に到達したときの速さは、v[m/s]となった。このときの電子の運動エネルギーは、電子が陽極板に到達するまでに得るエネルギーに等しいと考えられ、次の式が成立する。 (1/2)mv² = (ア) ただし、電子の電気素量を e[C]、電子の質量を m[kg]とする。したがって、この式から電子の速さ v[m/s]は、(イ) で表される。上記の記述中の空白箇所(ア)及び(イ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2)

問13 図1は、静電容量C[F]のコンデンサとコイルからなる共振回路の等価回路である。このようにコイルに内部抵抗 r[Ω]が存在する場合は、インダクタンスL[H]と抵抗 r[Ω]の直列回路として表すことができる。この直列回路は、コイルの抵抗 r[Ω]が、誘導性リアクタンス ωL[Ω]に比べて十分小さいものとすると、図2のように、等価抵抗 Rp[Ω]とインダクタンスL[H]の並列回路に変換することができる。このときの等価抵抗 Rp[Ω]の値を表す式として、正しいのは次のうちどれか。ただし、Ic[A]は電流源の電流を表す。

(3) (ωL)²/r

問14 電気計器に関する記述として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3) ホイートストンブリッジは抵抗を精密に測定できる。

問15 図の交流回路において、回路素子は、インダクタンスLのコイル又は静電容量Cのコンデンサである。この回路に正弦波交流電圧 v = 500 sin(1000t)[V]を加えたとき、回路に流れる電流は、i = −50 cos(1000t)[A]であった。このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 回路素子の値として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(4) L = 10 mH

問15 (b) この回路素子に蓄えられるエネルギーの最大値 Wmax の値[J]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、インダクタンスの場合は (1/2)·L·I²、静電容量の場合は (1/2)·C·V² のエネルギーが蓄えられるものとする。

(3) 12.5

問16 直流電流の測定範囲の拡大について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 直流電流計Ⅰの最大目盛は100 A、直流電流計Ⅱの最大目盛は50 A、直流電流計Ⅲの最大目盛は50 Aである。この3台の直流電流計を並列に接続し、ある回路に接続したところ、直流電流計Ⅰの指示値は90 A、直流電流計Ⅱの指示値は40 A、直流電流計Ⅲの指示値は35 Aであった。この接続において計測できる最大電流の値[A]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(4) 183

問16 (b) 次に、直流電流計Ⅰ、直流電流計Ⅱ、直流電流計Ⅲの3台を並列に接続した状態で、別の回路に接続した。この回路を流れる電流の値は150 Aであった。このとき、各電流計が指示した値は、直流電流計Ⅰ=(ア)A、直流電流計Ⅱ=(イ)A、直流電流計Ⅲ=(ウ)A であった。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)に当てはまる最も近い数値の組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(5) (ア)81.8 (イ)36.4 (ウ)31.8

問17 図1の端子a−d間の合成静電容量について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 端子b−c−d間は図2のようにΔ結線で接続されている。これを図3のようにY結線に変換したとき、電気的に等価となるコンデンサCの値[μF]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(5) 9.0

問17 (b) 図3を用いて、図1の端子b−c−d間をY結線回路に変換したとき、図1の端子a−d間の合成静電容量C0の値[μF]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3) 4.8

問18 無線通信で行われるアナログ変調・復調に関する記述について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 無線通信で音声や画像などの情報を送る場合、送信側においては、情報を電気信号(信号波)に変換する。次に信号波より (ア) 周波数の搬送波に信号波を含ませて得られる信号を送信する。受信側では、搬送波と信号波の二つの成分を含むこの信号から (イ) の成分だけを取り出すことによって、音声や画像などの情報を得る。搬送波に信号波を含ませる操作を変調という。 (ウ) の搬送波を用いる基本的な変調方式として、振幅変調(AM)、周波数変調(FM)、位相変調(PM)がある。搬送波を変調して得られる信号からもとの信号波を取り出す操作を復調又は (エ) という。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) (ア)高い (イ)信号波 (ウ)正弦波 (エ)検波

問18 (b) 図1は、トランジスタの (ア) に信号波の電圧を加えて振幅変調を行う回路の原理図である。電圧 v1、v2、v3 の波形を同時に計測したところ図2のいずれかであった。このとき、電圧 v1 の波形は (イ) 、v2 の波形は (ウ) 、v3 の波形は (エ) である。図2のグラフより振幅変調の変調率を計算すると約 (オ) ％となる。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、図2のそれぞれの電圧波形間の位相関係は無視するものとする。

(5) (ア)ベース (イ)図2(c) (ウ)図2(a) (エ)図2(b) (オ)33

第三種電気主任技術者試験 令和6年度上期（2024年8月） 理論

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第三種電気主任技術者試験令和6年度上期（2024年8月）理論

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