第三種電気主任技術者試験令和6年度下期（2025年3月）理論

一般財団法人電気技術者試験センター「第三種電気主任技術者試験令和6年度下期試験」より作成。出典: https://www.shiken.or.jp/chief/third/qa/

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問題一覧

問1 図のように，電極面積 0.1 m²，電極間隔 6 mm の平行平板コンデンサに，比誘電率 ε₁ = 2，厚さ 2 mm 及び比誘電率 ε₂ = 4，厚さ 4 mm の 2 種類の誘電体が電極と平行に挿入されている。このコンデンサに 12 V の直流電圧を印加したとき，蓄えられる電荷の値[C]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，真空の誘電率 ε₀ = 8.85×10⁻¹² F/m とし，コンデンサの端効果は無視するものとする。

(1) 5.3×10⁻⁹

問2 地球を，真空中にある半径 6.37×10⁶ m の導体球と見なしたとき，地球の静電容量の値[F]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，真空の誘電率を ε₀ = 8.85×10⁻¹² F/m とする。

(1) 7.08×10⁻⁴

問3 巻数 30 のコイルを貫通している磁束が 0.1 秒間に 1 Wb の割合で直線的に変化するとき，コイルに発生する起電力の大きさ[V]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) 300

問4 図に示すように，直線導体 A 及び B が y 方向に平行に配置され，両導体に同じ大きさの電流 I が共に +y 方向に流れているとする。このとき，各導体に加わる力の方向について，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。なお，xyz 座標の定義は，破線の枠内の図で示したとおりとする。

(2) 導体A:+x方向 / 導体B:-x方向

問5 R₁ = 20 Ω，R₂ = 30 Ω の抵抗，インダクタンス L₁ = 20 mH，L₂ = 40 mH のコイル及び静電容量 C₁ = 400 μF，C₂ = 600 μF のコンデンサからなる図のような直並列回路がある。直流電圧 E = 100 V を加えたとき，定常状態において L₁，L₂，C₁ 及び C₂ に蓄えられるエネルギーの総和の値[J]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(5) 1.52

問6 図のように，二つの直流電源と三つの抵抗からなる回路がある。各抵抗に流れる電流を図に示す向きに定義するとき，電流 I₁, I₂, I₃ の値[A]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。

(4) I₁=1, I₂=1, I₃=0

問7 図の抵抗回路において，端子 a, b 間の合成抵抗 R_ab の値[Ω]は 1.8R[Ω]であった。このとき，抵抗 R_x の値[Ω]として，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(4) 4R

問8 図のように，二つの正弦波交流電圧源 e₁[V], e₂[V] が直列に接続されている回路において，合成電圧 v[V]の最大値は e₁ の最大値の (ア) 倍となり，その位相は e₁ を基準として (イ) [rad]の (ウ) となる。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)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。ここで e₁ = E·sin(ωt + θ) [V]，e₂ = √3·E·sin(ωt + θ + π/2) [V] とする。

(3) (ア)2 (イ)π/3 (ウ)進み

問9 4 Ω の抵抗と静電容量が C[F]のコンデンサを直列に接続した RC 回路がある。この RC 回路に，周波数 50 Hz の交流電圧 100 V の電源を接続したところ，20 A の電流が流れた。では，この RC 回路に，周波数 60 Hz の交流電圧 100 V の電源を接続したとき，RC 回路に流れる電流の値[A]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3) 21.2

問10 図に示す回路において，スイッチ S を閉じた瞬間（時刻 t=0）に点 A を流れる電流を I₀[A]とし，十分に時間が経ち，定常状態に達したのちに点 A を流れる電流を I[A]とする。電流比 I/I₀ 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。ただし，コンデンサの初期電荷は零とする。

(4) 2.0

問11 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。

(5) エンハンスメント形はゲート電圧に関係なくチャネルができる。

問12 次の文章は，電子レンジに内蔵されてマイクロ波を発生する，マグネトロン内の電子の軌跡を簡略化して説明した記述である。図に示すように，真空中の平行平板電極間に直流電圧を加えて平等電界 E[V/m]を作り，平等電界と直交する方向に磁束密度 B[T]の平等磁界を加えた。図中の ⊙ は z 軸の正の向きで，紙面に垂直かつ手前の向きを表す。陰極上の点 P に初速零で電荷 -e[C]の電子を置いて静かに離すと，y 軸の (ア) の向きの電界により電子は陽極に向かって動き始める。同時に電子は磁束密度に (イ) した大きさの (ウ) 力を受ける。磁界は z 軸の (エ) の向きのため，電子は電界と磁界の作用で x 軸の正の向きに移動する。このとき磁束密度が一定値以上では電子は陽極に到達せずに，図のように (オ) といわれる軌跡を描く。ただし，電子は紙面と平行な平面上を移動し，重力の影響は無視できるものとする。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。

(4) (ア)負 (イ)比例 (ウ)ローレンツ (エ)負 (オ)サイクロイド

問13 図1 は，固定バイアス回路を用いた，R_B の値が未知のエミッタ接地トランジスタ増幅回路である。図2 は，この増幅回路で用いているトランジスタのコレクタ-エミッタ間電圧 V_CE とコレクタ電流 I_C との関係を予め調べ示した静特性である。ただし，五つのベース電流の値 I_B[μA]のみに対する曲線であり，増幅回路の負荷抵抗 R_L の負荷線も重ねて示している。今，増幅回路の動作点を測定したところ V_CE = 3.0 V であった。抵抗 R_B の値[MΩ]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，ベース-エミッタ間電圧 V_BE を 0.7 V としてよい。なお，C₁, C₂ は結合コンデンサであり，V_CC は直流電圧源である。

(2) 0.9

問14 固有の名称をもつ SI 組立単位の記号と，これと同じ内容を表す他の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。 (1) F = C/V (2) Wb = V/s (3) S = A/V (4) T = Wb/m² (5) W = J/s

(2) Wb = V/s

問15(a) 図1 のように，相電圧 200 V，周波数 50 Hz の対称三相交流電源に，抵抗とインダクタンスからなる三相平衡負荷を接続した交流回路がある。図1 の回路において，負荷電流 I 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。ただし，負荷の抵抗 R = 3 Ω，インダクタンス L = 12.75 mH である。

(2) 23.1

問15(b) 図2 のように，静電容量 C[F]のコンデンサを結線して，その端子 a', b' 及び c' をそれぞれ図1 の端子 a, b 及び c に接続した。その結果，三相交流電源から見た負荷の力率は 1 になったという。静電容量 C の値[F]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) 1.7×10⁻⁴

問16(a) 図のブリッジ回路を用いて，未知抵抗 R_x を測定したい。抵抗 R₁ = 3 kΩ，R₂ = 2 kΩ，R₄ = 3 kΩ とし，R₃ = 6 kΩ の滑り抵抗器の接触子の接点 C をちょうど中央に調整したとき（R_ac = R_bc = 3 kΩ）ブリッジが平衡したという。ただし，直流電圧源は 6 V とし，電流計の内部抵抗は無視できるものとする。未知抵抗 R_x の値[kΩ]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3) 1.0

問16(b) 平衡時の電流計の指示値[mA]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(4) 1.7

問17(a) 図のように，十分大きい平らな金属板で覆われた床と平板電極とで作られる空気コンデンサが二つ並列接続されている。二つの電極は床と平行であり，それらの面積は左側が A₁ = 10⁻³ m²，右側が A₂ = 10⁻² m² である。床と各電極の間隔は左側が d = 10⁻³ m で固定，右側が x[m]で可変，直流電源電圧は V₀ = 1000 V である。ただし，空気の誘電率を ε = 8.85×10⁻¹² F/m とし，静電容量を考える際にコンデンサの端効果は無視できるものとする。まず，右側の x[m]を d[m]と設定し，スイッチ S を一旦閉じてから開いた。このとき，二枚の電極に蓄えられる合計電荷 Q の値[C]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3) 9.7×10⁻⁸

問17(b) 上記(a)の操作の後，徐々に x を増していったところ，x = 3.0×10⁻³ m のときに左側の電極と床との間に火花放電が生じた。左側のコンデンサの空隙（くうげき）の絶縁破壊電圧 V の値[V]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) 2.5×10³

問18(a) 演算増幅器(オペアンプ)の特徴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。

(2) 入力インピーダンスが小さくて出力インピーダンスが大きい。

問18(b) 図1 及び図2 のような直流増幅回路がある。それぞれの出力電圧 V_o1, V_o2 の値[V]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。ただし，演算増幅器は理想的なものとし，V_i1 = 0.6 V 及び V_i2 = 0.45 V は直流の入力電圧である。

(1) V_o1=6.6, V_o2=-3.0

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