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第三種電気主任技術者令和7年度 下期機械問 18(a)

令和7年度 下期 第三種電気主任技術者 機械 問18(a)

難度標準

図に示すように、フィードバック接続を含んだブロック線図がある。このブロック線図において、T = 0.2 s、K = 10 としたとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、ω は角周波数[rad/s]を表す。

(a) 入力を R(jω)、出力を C(jω) とする全体の周波数伝達関数 W(jω) として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

問18の図表1

選択肢

解説

結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成

展開
結論Layer 1

加え合わせ点の出力を E(jω)、1/(jωT) ブロックの出力(分岐点の信号)を Y(jω) とする。

詳細Layer 2
展開

フィードバックは分岐点から伝達要素なしで戻るので

 E = R − Y

 Y = E / (jωT)

補足Layer 3
展開

これより jωT·Y = R − Y、すなわち Y(1 + jωT) = R となり

 Y = R / (1 + jωT)

出力はその後段の K を通るので C = K·Y。したがって

 W(jω) = C/R = K / (1 + jωT)

(別解:前向き要素 G = 1/(jωT) の直結フィードバックの閉ループ伝達関数 G/(1 + G) = 1/(1 + jωT) に、ループ外の K を掛ける。)

T = 0.2 s、K = 10 を代入すると

 W(jω) = 10 / (1 + j0.2ω)

よって正答は(2)。なお K はフィードバックループの外(分岐点より後)にあるため、ループの時定数には影響せず、全体のゲインを K 倍するだけである。

各選択肢の解説

(1)

1 / (1 + j0.2ω)

誤り。1/(1 + jωT) はフィードバックループ部分(R から分岐点まで)の伝達関数であり、ループ外に直列に接続された K = 10 が掛けられていない。

(2)

10 / (1 + j0.2ω)

正しい。W(jω) = K/(1 + jωT) に T = 0.2 s、K = 10 を代入した 10/(1 + j0.2ω) と一致する。

(3)

1 / (1 + j5ω)

誤り。分母の係数が 5(= 1/T)になっており T = 0.2 と異なる。また K = 10 も掛けられていない。ω→0 での値は 1 となり、正しい W(jω) の 10 と一致しない。

(4)

50ω / (1 + j5ω)

誤り。ω→0 で 0 に近づく形であり、正しい W(jω) が ω→0 で K = 10 に近づくことと一致しない。分母の係数も 5 で、T = 0.2 と異なる。

(5)

j2ω / (1 + j0.2ω)

誤り。j2ω/(1 + j0.2ω) = K·jωT/(1 + jωT) であり、これは偏差 E/R = 1/(1 + 1/(jωT)) = jωT/(1 + jωT) に K を掛けた形で、R から C までの伝達関数ではない。ω→0 で 0 となり、正しい W(jω) の低周波特性(→10)と一致しない。

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7年度下期第三種電気主任技術者試験 機械科目 問18(a)。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
本問の分野で問われる代表的な知識・用語の整理。
学習の進め方
正解/誤答の選択肢ごとに「なぜ正しい / なぜ違うのか」を1行ずつ言語化すると定着する。
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