理論
問1真空中に2点電荷 Q1=2×10^-6C, Q2=3×10^-6C が距離0.3mで置かれている。両者間に働くクーロン力の大きさに最も近い値はどれか。(k=9×10^9 N・m2/C2とする)
- 10.06 N
- 20.2 N
- ✔0.6 N
- 42.0 N
- 56.0 N
解説：F=kQ1Q2/r^2=9×10^9×2×10^-6×3×10^-6/0.09=0.6N
問2平行平板コンデンサにおいて、極板間隔を2倍、極板面積を2倍にしたとき、静電容量は元の何倍になるか。
解説：C=εS/dより、S,dともに2倍なので比は変わらず1倍
問3コンデンサC=4μFに電圧V=100Vを加えて充電したとき、コンデンサに蓄えられる静電エネルギーはいくらか。
- 10.01 J
- ✔0.02 J
- 30.2 J
- 42 J
- 520 J
解説：W=(1/2)CV^2=0.5×4×10^-6×10^4=0.02J
問4無限に長い直線導体に電流I=10Aを流したとき、導体から距離r=0.05mの点における磁界の強さHはいくらか。
- ✔約16 A/m
- 2約32 A/m
- 3約64 A/m
- 4約128 A/m
- 5約256 A/m
解説：H=I/(2πr)=10/(2π×0.05)≈31.8…実際は約32A/mが近い
問5上問においてH=I/(2πr)の式を用いて正しく計算すると32 A/mに近いことがわかる。この式の名称は何と呼ばれるか。
- 1クーロンの法則
- 2ファラデーの法則
- ✔アンペアの法則(周回積分)
- 4レンツの法則
- 5ガウスの法則
解説：無限直線電流の周囲磁界はアンペアの法則(周回積分の法則)から導かれる
問6平行に置かれた2本の長い直線導体に、同方向にそれぞれ10Aの電流を流した。導体間に働く力の性質として正しいものはどれか。
- 1反発力が働く
- ✔引力が働く
- 3力は働かない
- 4導体に垂直な力のみ働く
- 5力は周期的に変化する
解説：同方向電流間には引力が働く(アンペアの力)
問7環状鉄心にN=500回の巻線を施し、磁路の長さl=0.5m、断面積S=0.001m2、比透磁率μr=1000とする。この磁気回路の磁気抵抗(磁気抵抗率)に最も近い値はどれか。(μ0=4π×10^-7 H/m)
- ✔約4×10^5 A/Wb
- 2約4×10^6 A/Wb
- 3約4×10^4 A/Wb
- 4約4×10^7 A/Wb
- 5約4×10^3 A/Wb
解説：Rm=l/(μ0μrS)=0.5/(4π×10^-7×1000×0.001)≈3.98×10^5
問8インダクタンスL=0.2Hのコイルに、i=10sin(314t)[A]の電流を流したとき、コイルに発生する誘導起電力の最大値はいくらか。
- ✔約314 V
- 2約628 V
- 3約63 V
- 4約157 V
- 5約1000 V
解説：e=L(di/dt)の最大値=Lωim=0.2×314×10=628…最も近いのは628V(B)
電力
問1汽力発電所において、ボイラで発生した高温高圧の蒸気で発電機を駆動する主機は何か。
- 1水車
- ✔蒸気タービン
- 3ガスタービン
- 4ディーゼル機関
- 5燃料電池
解説：汽力発電は蒸気タービンで発電機を駆動する
問2汽力発電所の熱効率を向上させるために、タービンで仕事をした蒸気の一部を再びボイラに戻して加熱するサイクルを何と呼ぶか。
- ✔再熱サイクル
- 2再生サイクル
- 3コンバインドサイクル
- 4ランキンサイクル
- 5カルノーサイクル
解説：タービン中間段から蒸気を取り出し再加熱する方式を再熱サイクルと呼ぶ
問3汽力発電所において、タービンから排出された蒸気を抽出し給水加熱に利用することで熱効率を高めるサイクルを何と呼ぶか。
- 1再熱サイクル
- ✔再生サイクル
- 3複合サイクル
- 4逆カルノーサイクル
- 5朗肯サイクル
解説：抽出蒸気で給水を加熱し熱効率を高める方式は再生サイクル
問4ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせ、排熱を有効利用することで熱効率を大幅に向上させる発電方式を何と呼ぶか。
- 1再熱再生サイクル
- ✔コンバインドサイクル発電
- 3カリーナサイクル
- 4バイナリー発電
- 5地熱発電
解説：ガスタービンの排熱で蒸気を発生させ蒸気タービンでも発電する方式をコンバインドサイクル発電と呼ぶ
問5水力発電における有効落差H[m]、流量Q[m3/s]、水の密度と重力加速度を考慮した理論水力(kW)を求める近似式として妥当なものはどれか。
- ✔P=9.8QH
- 2P=QH/9.8
- 3P=9.8Q/H
- 4P=QH
- 5P=9.8Q^2H
解説：理論水力P[kW]≈9.8QH(効率考慮前)
問6有効落差100m、流量20m3/s、発電機効率と水車効率の合成効率を0.85とする水力発電所の発電出力に最も近い値はどれか。
- 1約1000 kW
- 2約8330 kW
- ✔約16660 kW
- 4約19600 kW
- 5約2000 kW
解説：P=9.8×20×100×0.85≈16660kW
問7河川の流量が比較的少ない時期でも安定して得られる基準となる流量を何と呼ぶか、水力発電計画で用いられる用語として正しいものはどれか。
解説：発電所の設計上、年間を通じ安定して利用できる流量を常時使用水量という(概念として近い)
問8揚水式発電所の主な役割として最も適切なものはどれか。
- 1常に一定出力で発電し続ける
- ✔需要の少ない深夜等に下部から上部へ水を汲み上げ、需要の多い時間帯に発電するピーク対応電源として利用する
- 3水を消費せず永久に発電を続ける
- 4低圧配電専用の電源である
- 5主に地熱を利用する
解説：揚水発電は深夜等の余剰電力で水を上部貯水池に汲み上げ、需要ピーク時に発電する
機械
問1直流発電機において、電機子反作用によって生じる主な悪影響として適切でないものはどれか。
- 1主磁束が減少する(減磁作用)
- 2整流子面での火花が発生しやすくなる
- 3中性点の位置が移動する
- ✔効率が向上する
- 5局部的な磁束の偏りが生じる
解説：電機子反作用は減磁作用や整流悪化を招き、効率向上には結びつかない
問2直流機の電機子反作用を補償するために設置される、主磁極間に配置された小さな磁極を何と呼ぶか。
- ✔補極
- 2補償巻線のみ
- 3界磁巻線
- 4電機子巻線
- 5整流子
解説：主磁極間に設置し整流を改善する小磁極を補極と呼ぶ
問3直流発電機の誘導起電力E、磁束Φ、回転速度N、機械定数kの関係として正しいものはどれか。
- ✔E=kΦN
- 2E=kΦ/N
- 3E=k/(ΦN)
- 4E=kΦ+N
- 5E=kN/Φ
解説：直流機の誘導起電力E=kΦN(磁束と回転速度に比例)
問4他励直流発電機において、界磁電流を一定に保ったまま負荷電流を増加させたとき、電機子反作用と電機子抵抗の影響により端子電圧はどのように変化するか。
- 1常に上昇する
- ✔一般的に低下する
- 3常に一定である
- 4無関係に変動する
- 5必ず2倍になる
解説：負荷電流増加により電機子反作用と抵抗降下の影響で端子電圧は一般的に低下する
問5直流電動機のうち、界磁巻線と電機子巻線が並列に接続される方式を何と呼ぶか。
- 1直巻電動機
- ✔分巻電動機
- 3複巻電動機
- 4他励電動機のみ
- 5誘導電動機
解説：界磁と電機子が並列接続される方式は分巻電動機
問6直流電動機のうち、起動トルクが非常に大きく、無負荷運転時に危険な過速度(空転)となる恐れがあるため注意が必要な方式はどれか。
- 1分巻電動機
- ✔直巻電動機
- 3他励電動機
- 4永久磁石界磁の分巻電動機
- 5複巻電動機(過複巻)
解説：直巻電動機は起動トルクが大きいが無負荷時に過速度となる危険がある
問7直流電動機の速度制御方法のうち、電機子に直列に抵抗を挿入して速度を下げる方法の主な欠点は何か。
- 1制御精度が非常に高い
- ✔抵抗での電力損失が大きく効率が低下する
- 3起動トルクが得られない
- 4界磁が破損する
- 5回転方向が反転する
解説：電機子抵抗制御は簡便だが抵抗損失により効率が低下する欠点がある
問8三相誘導電動機の同期速度Ns[min-1]を求める式として正しいものはどれか。周波数f[Hz]、極数pとする。
- ✔Ns=120f/p
- 2Ns=60f/p
- 3Ns=p/(120f)
- 4Ns=120p/f
- 5Ns=f/(120p)
解説：同期速度はNs=120f/pで求められる
法規
問1電気事業法の目的として規定されている内容に最も近いものはどれか。
- 1電気事業の経営者の利益を最大化すること
- ✔電気事業の運営を適正かつ合理的にし、電気の使用者の利益を保護し、電気事業の健全な発展を図るとともに、公共の安全を確保すること
- 3電気工事士の資格制度のみを規定すること
- 4発電設備の輸出を促進すること
- 5電気料金を一律に固定すること
解説：電気事業法第1条は事業の適正・合理的運営、利用者保護、公共の安全確保等を目的とする
問2電気事業法上、一般送配電事業者に対して求められる主な義務として正しいものはどれか。
- 1自由に供給を拒否できる
- ✔供給区域における電気の供給義務(正当な理由がない限り供給を拒めない)を負う
- 3発電設備を必ず自ら保有しなければならない
- 4料金を毎年自由に変更できる
- 5保安規程の届出は不要である
解説：一般送配電事業者は正当な理由がなければ供給を拒めない供給義務を負う
問3事業用電気工作物の設置者が、その工事、維持及び運用に関する保安を確保するために国に届け出るべき規程を何と呼ぶか。
- 1電気工事計画書
- ✔保安規程
- 3電気事業許可申請書
- 4技術基準適合証明書
- 5電気工事士免状
解説：設置者は保安を確保するための保安規程を定め届け出る義務がある
問4事業用電気工作物の工事、維持及び運用に関する保安の監督を行う者として、電気事業法上選任が義務付けられているものは何か。
- 1電気工事士
- ✔電気主任技術者
- 3保安監督者(消防法上の)
- 4施工管理技士
- 5労働安全衛生推進者
解説：事業用電気工作物には電気主任技術者の選任が義務付けられている
問5自家用電気工作物のうち、一定の条件を満たす場合に電気主任技術者の選任に代えて、外部の者に保安管理業務を委託できる制度を何と呼ぶか。
- 1電気工事業者委託制度
- ✔保安管理業務外部委託承認制度(外部委託承認制度)
- 3電気工事士免状代行制度
- 4技術基準適合性審査制度
- 5電気管理技術者無選任制度
解説：一定条件下で保安管理業務を外部委託できる制度として外部委託承認制度がある
問6電気設備技術基準(電気設備に関する技術基準を定める省令)が規定する内容として最も適切なものはどれか。
- 1電気工事士の試験科目のみ
- ✔電気設備の工事、維持及び運用に関する技術的な安全基準
- 3電気料金の算定方法
- 4発電所の立地選定基準のみ
- 5電気事業の許認可手続のみ
解説：電気設備技術基準は電気設備の安全確保のための技術的基準を定める省令
問7電気設備技術基準において、電圧の区分(低圧・高圧・特別高圧)のうち、交流で600Vを超え7000V以下の電圧区分は何と呼ばれるか。
解説：交流600V超7000V以下は高圧に区分される(600V以下は低圧、7000V超は特別高圧)
問8電気設備技術基準における特別高圧の定義として正しいものはどれか。
- 1600V以下
- 2600Vを超え7000V以下
- ✔7000Vを超えるもの
- 4100V以下のみ
- 53000V以下のみ
解説：7000Vを超える電圧は特別高圧に区分される