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電気工事士試験 · 学習ガイド

令和5年度第一種電気工事士学科試験【午前】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。

令和5年度第一種電気工事士学科試験【午前】の概要
30:00

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直流回路におけるインダクタおよびコンデンサの蓄積エネルギー

電気の基礎理論 · 直流回路 / 静電エネルギー / 磁気エネルギー

図のような直流回路において、電源電圧が 20 V、抵抗 R = 2 Ω、インダクタンス L = 4 mH、静電容量 C = 2 mF である。R と L に直流電流 10 A が流れているとき、L に蓄えられているエネルギー W_L [J] の値と、C に蓄えられているエネルギー W_C [J] の値の組合せとして、正しいものを1つ選べ。

解答・解説を表示

解答

イ

解説

インダクタ(コイル)に蓄えられる磁気エネルギーは電流を I [A] とすると W_L = (1/2)LI^2 [J]、コンデンサに蓄えられる静電エネルギーは端子間電圧を V [V] とすると W_C = (1/2)CV^2 [J] で表されます。直流定常状態において、並列に接続された各枝路の両端電圧は等しくなります。

解き方

  1. インダクタ L に流れる電流 I = 10 A から磁気エネルギーを計算する:W_L = 0.5 × (4 × 10^-3) × 10^2 = 0.2 J。
  2. コンデンサ C に加わる電圧は並列接続された電源電圧と同じ 20 V であることから、静電エネルギーを計算する:W_C = 0.5 × (2 × 10^-3) × 20^2 = 0.4 J。
選択肢 イ正解
計算結果 W_L = 0.2 J および W_C = 0.4 J と完全に一致しているため正しいです。
選択肢 ロ不正解
W_L と W_C の計算結果の数値が逆になっているため誤りです。
選択肢 ハ不正解
W_L および W_C の算出結果が計算式と一致しないため誤りです。
選択肢 ニ不正解
係数 1/2 の乗算漏れなどの誤った計算結果であり不適切です。

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覚えるポイント

  • コイルの蓄積エネルギーは W = (1/2)LI^2、コンデンサは W = (1/2)CV^2 です。
  • ミリ(m)は 10^-3 の単位換算を忘れずに行います。

間違えやすいところ

  • コンデンサに加わる電圧を抵抗の電圧降下と混同すること。
  • エネルギーの公式にある 1/2 を掛け忘れる計算ミス。

出題の前提:電気設備技術基準・電気工学基礎理論(出題条件:直流定常状態)

出典:電気技術者試験センター『令和5年度第一種電気工事士学科試験【午前】』
公式問題 p.3 ↗(www.shiken.or.jp)

令和5年度第一種電気工事士学科試験【午前】

参照した公式資料

電気技術者試験センターが公開した令和5年度第一種電気工事士学科試験【午前】の問題・解答資料です。