回路には節点が2つしかない。左側の6Ω+9Vの枝が合流する点をP、Rの枝と1Ωの枝が合流する点をQとし、V = V_P − V_Q とおく。
令和6年度 上期 第三種電気主任技術者 理論 問6
図の回路において,抵抗R[Ω]には電流0.3A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。

選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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・6Ω+9Vの枝:9Vの+極はP側にあり、電流I₁はQ→Pの向きに流れると仮定する。電流の向きに沿って電位を追うと
V = 9 − 6I₁ → I₁ = (9 − V)/6
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・R+3Vの枝:与えられている電流 I₂ = 0.3A はP→Qの向き(図中の矢印どおり)。3Vの+極はQ側にあるので
V = 0.3×R − 3
・1Ω+4Vの枝:電流I₃はP→Qの向きと仮定する。4Vの+極もQ側にあるので
V = I₃×1 − 4 → I₃ = V + 4
キルヒホッフの第1法則(節点Pで流入=流出)より
I₁ = I₂ + I₃
(9 − V)/6 = 0.3 + (V + 4)
9 − V = 1.8 + 6V + 24
9 − 25.8 = 7V
V = −16.8/7 = −2.4 [V]
これをR+3Vの枝の式に代入する。
−2.4 = 0.3R − 3
0.3R = 0.6
R = 2.0 [Ω]
検算:I₁ = (9−(−2.4))/6 = 11.4/6 = 1.9A(Q→P)、I₃ = V+4 = 1.6A(P→Q)、I₂ = 0.3A(P→Q)。
I₁ = I₂ + I₃ → 1.9 = 0.3 + 1.6 ✓ で矛盾なく成立する。
よってR ≒ 2.0Ωとなり,(1)が正しい。
各選択肢の解説
- (1)
2.0
正しい。上記のキルヒホッフ第1法則(節点方程式)とR枝のオーム則を連立させて解くと R = 2.0Ω となり,検算(I₁ = I₂ + I₃)も成立する。
- (2)
2.8
誤り。R=2.8 ΩをR枝の式V=0.3R−3に代入するとV=−2.16 V。節点方程式からのV=−2.4 Vと一致しない。
- (3)
3.7
誤り。R=3.7 ΩならV=0.3×3.7−3=−1.89 Vとなり、節点方程式が要求する−2.4 Vと一致しない。
- (4)
4.9
誤り。R=4.9 Ωなら正しい極性でV=0.3×4.9−3=−1.53 Vであり、節点方程式の−2.4 Vと一致しない。3 V・4 V電源の正極を原図と逆の左側と誤読するとR≈4.86 Ωが出るが、その極性は原図と異なる。
- (5)
25
誤り。R=25 ΩならV=0.3×25−3=4.5 Vとなり、節点方程式の−2.4 Vと一致しない。
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