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電気工事士試験 · 学習ガイド

平成23年度第一種電気工事士筆記試験の問題・解答解説

学科(旧称:筆記)の問題と公式解答を種別・年度・期・午前午後で区別しています。CBTの出題例は過去の筆記試験とは別種別です。技能の課題は学科と分けて収録しています。

試験の概要
30:00

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直列接続されたコンデンサの静電エネルギー

電気理論 · コンデンサの直列接続 / 静電エネルギー / 電荷の分配

静電容量1μFと3μFのコンデンサが直列に接続された回路に4000Vの直流電圧が加わっている。このとき、1μFのコンデンサに蓄えられる静電エネルギー[J]として、正しいものを1つ選べ。

解答・解説を表示

解答

ハ

解説

コンデンサの直列接続では各コンデンサに蓄えられる電荷Qが等しくなり、端子電圧は静電容量の逆数に比例して分圧されます。コンデンサの静電エネルギーはW=(1/2)CV^2またはW=Q^2/(2C)で求められます。

解き方

  1. 1μFのコンデンサにかかる電圧V1を、静電容量の逆比による分圧式V1=4000×3/(1+3)=3000Vによって計算する。
  2. 静電エネルギーの公式W=(1/2)C1(V1)^2に代入し、W=(1/2)×1×10^-6×3000^2=4.5Jを算出する。
選択肢 イ不正解
0.75Jは、合成容量0.75μFなどの数値を誤って計算した値であり不適です。
選択肢 ロ不正解
3.0Jは、端子電圧の計算やエネルギーの係数計算を誤った値であり不適です。
選択肢 ハ正解
分圧電圧3000Vより、静電エネルギーは(1/2)×1×10^-6×3000^2=4.5Jとなり正しいです。
選択肢 ニ不正解
9.0Jは、エネルギー公式の1/2を掛け忘れてCV^2として計算した誤った値です。

覚えるポイント

  • コンデンサの直列接続では電圧は容量の逆比で分圧され、静電エネルギーはW=(1/2)CV^2で求まります。

間違えやすいところ

  • 抵抗の直列接続と混同して、容量が大きい方に高い電圧がかかると逆比計算を誤らないように注意しましょう。

出題の前提:電気理論の基礎計算(直流回路のコンデンサ直列接続と静電エネルギー)

出典:電気技術者試験センター『平成23年度第一種電気工事士筆記試験』
公式問題 p.3 ↗(www.shiken.or.jp)

平成23年度第一種電気工事士筆記試験

参照した公式資料

電気技術者試験センターが公開した平成23年度第一種電気工事士筆記試験の問題・解答資料です。