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第三種電気主任技術者令和6年度 下期理論問 9

令和6年度 下期 第三種電気主任技術者 理論 問9

難度標準

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。

選択肢

解説

結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成

展開
結論Layer 1

【50 Hz のとき】インピーダンスの大きさ Z₅₀ = V/I = 100/20 = 5 Ω。

詳細Layer 2
展開

R = 4 Ω なので、容量性リアクタンス Xc₅₀ = √(Z₅₀² − R²) = √(25 − 16) = 3 Ω。

【60 Hz のとき】Xc = 1/(2πfC) は周波数に反比例するので、Xc₆₀ = 3 × 50/60 = 2.5 Ω。

インピーダンスの大きさ Z₆₀ = √(4² + 2.5²) = √(16 + 6.25) = √22.25 ≒ 4.717 Ω。

電流 I₆₀ = 100/4.717 ≒ 21.2 A。よって正答は (3)。

各選択肢の解説

(1)

16.7

16.7 A となるには Z = 100/16.7 ≒ 5.99 Ω、すなわち Xc = √(5.99² − 16) ≒ 4.46 Ω が必要である。60 Hz では Xc は 3 Ω より小さくなる(2.5 Ω)ので、電流は 20 A より増える。20 A より小さい値は成立しない。

(2)

18.6

18.6 A となるには Z ≒ 5.38 Ω、Xc ≒ 3.6 Ω が必要である。これは 50 Hz の 3 Ω より大きく、周波数が上がると Xc が減少する関係に反する。正しい Xc は 2.5 Ω で、電流は 21.2 A となる。

(3)

21.2

正しい。Xc₅₀ = 3 Ω、Xc₆₀ = 2.5 Ω、Z₆₀ = √22.25 ≒ 4.717 Ω、I = 100/4.717 ≒ 21.2 A。

(4)

24.0

24.0 A となるには Z ≒ 4.17 Ω、Xc ≒ 1.17 Ω が必要である。実際の Xc₆₀ は 2.5 Ω なので一致しない。計算値 21.2 A と比べて大きすぎる。

(5)

25.6

25.6 A となるには Z ≒ 3.91 Ω が必要だが、直列 RC 回路では Z ≧ R = 4 Ω なので、電流は最大でも 100/4 = 25 A を超えない。よって成立しない。

この解説は?
AI生成

解説は公式の問題文・公式解答を基に作成しています。 事実誤認・選択肢の取り違え・最新法令の反映漏れ等を含む可能性があるため、 重要な判断は必ずリンク先の公式資料でご確認ください。

最終更新:

出典:令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 理論科目 問9。問題文・選択肢を読みやすく整形。

検証プロセス・誤り報告フローは 運営透明性レポートで公開しています。

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何が問われるか
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