R₂ と R₃ は並列で,その合成抵抗に R₁ が直列に接続されている。
令和7年度 下期 第三種電気主任技術者 理論 問5
図のように,三つの抵抗 R₁ = 5 Ω,R₂ = 4 Ω,R₃ = 8 Ω と電圧 V [V] の直流電源からなる回路がある。抵抗 R₁,R₂,R₃ の消費電力をそれぞれ P₁ [W],P₂ [W],P₃ [W] とするとき,その大きさの大きい順として,正しいものを次の(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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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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並列部分の合成抵抗: R₂₃ = (4 × 8)/(4 + 8) = 32/12 = 8/3 Ω
回路全体の合成抵抗: R = 5 + 8/3 = 23/3 Ω
電源電流(R₁ を流れる電流): I = V ÷ (23/3) = 3V/23 [A]
補足Layer 3展開閉じる
P₁ = R₁I² = 5 × (3V/23)² = 45V²/529 [W]
並列部分の電圧: V₂₃ = I × R₂₃ = (3V/23) × (8/3) = 8V/23 [V]
P₂ = V₂₃²/R₂ = (64V²/529)/4 = 16V²/529 [W]
P₃ = V₂₃²/R₃ = (64V²/529)/8 = 8V²/529 [W]
よって P₁ : P₂ : P₃ = 45 : 16 : 8 となり,V の値(V ≠ 0)によらず P₁ > P₂ > P₃ である。正答は(1)。
(補足)並列部分では電圧が共通なので,電力は抵抗に反比例し P₂ = 2P₃ となる。また R₁ の電流 I = 3V/23 は R₂ の電流 I₂ = V₂₃/4 = 2V/23 の 1.5 倍であり,P₁/P₂ = (5 × 1.5²)/4 = 45/16 > 1 と確かめられる。
各選択肢の解説
- (1)
P₁ > P₂ > P₃
正しい。P₁ = 45V²/529,P₂ = 16V²/529,P₃ = 8V²/529 であり,P₁ > P₂ > P₃ となる。
- (2)
P₁ > P₃ > P₂
誤り。P₁ が最大である点は正しいが,R₂ と R₃ は並列で電圧が等しいため電力は抵抗に反比例し,P₂ = 16V²/529 は P₃ = 8V²/529 の 2 倍である。したがって P₃ > P₂ は成り立たない。
- (3)
P₂ > P₁ > P₃
誤り。P₂ = 16V²/529 に対し P₁ = 45V²/529 であり,P₂ > P₁ は成り立たない。R₁ には全電流 3V/23 が流れ,R₂ の電流 2V/23 より大きいことに注意する。
- (4)
P₂ > P₃ > P₁
誤り。P₂ > P₃ は正しいが,P₁ = 45V²/529 は三つの中で最大であり,P₁ を最小とする順序は成り立たない。
- (5)
P₃ > P₁ > P₂
誤り。P₃ = 8V²/529 は三つの中で最小であり,P₃ を最大とする順序は成り立たない。また P₁ > P₂ の関係自体は正しいが,全体の順序が誤っている。
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