R₂ と Rₓ は並列で、その並列回路に R₁ が直列に接続され、電源 E につながっています。E は両条件で共通です。
令和7年度 下期 第三種電気主任技術者 理論 問7
図のように,可変抵抗 R₁ [Ω],R₂ [Ω],抵抗 Rₓ [Ω],電源 E [V] からなる直流回路がある。次に示す条件1のときの Rₓ [Ω] に流れる電流 I の値[A]と条件2のときの電流 I の値[A]は等しくなった。このとき,Rₓ 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。
条件1:R₁ = 90 Ω,R₂ = 6 Ω
条件2:R₁ = 70 Ω,R₂ = 3 Ω

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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合成抵抗は R₁ + R₂Rₓ/(R₂ + Rₓ) なので、電源から流れる全電流は
I₀ = E / {R₁ + R₂Rₓ/(R₂ + Rₓ)} = E(R₂ + Rₓ) / {R₁(R₂ + Rₓ) + R₂Rₓ}
補足Layer 3展開閉じる
分流の式より、Rₓ に流れる電流は
I = I₀ × R₂/(R₂ + Rₓ) = E·R₂ / {R₁(R₂ + Rₓ) + R₂Rₓ}
条件1(R₁ = 90 Ω,R₂ = 6 Ω):
I = 6E / {90(6 + Rₓ) + 6Rₓ} = 6E / (540 + 96Rₓ)
条件2(R₁ = 70 Ω,R₂ = 3 Ω):
I = 3E / {70(3 + Rₓ) + 3Rₓ} = 3E / (210 + 73Rₓ)
両者が等しいので
6(210 + 73Rₓ) = 3(540 + 96Rₓ)
1260 + 438Rₓ = 1620 + 288Rₓ
150Rₓ = 360
Rₓ = 2.4 Ω
検算:Rₓ = 2.4 Ω のとき、条件1は I = 6E/770.4 = E/128.4、条件2は I = 3E/385.2 = E/128.4 となり一致します。よって正答は(2)です。
各選択肢の解説
- (1)
1.5
誤り。Rₓ = 1.5 Ω とすると、条件1は I = 6E/(540 + 144) = 6E/684 = E/114、条件2は I = 3E/(210 + 109.5) = 3E/319.5 = E/106.5 です。条件2のほうが電流が大きくなり、両者は等しくなりません。
- (2)
2.4
正しい。Rₓ = 2.4 Ω とすると、条件1は I = 6E/(540 + 230.4) = 6E/770.4 = E/128.4、条件2は I = 3E/(210 + 175.2) = 3E/385.2 = E/128.4 です。両条件の電流が一致し、方程式 6(210 + 73Rₓ) = 3(540 + 96Rₓ) の解 Rₓ = 2.4 Ω とも合います。
- (3)
4.0
誤り。Rₓ = 4.0 Ω とすると、条件1は I = 6E/(540 + 384) = 6E/924 = E/154、条件2は I = 3E/(210 + 292) = 3E/502 ≒ E/167.3 です。条件1のほうが電流が大きくなり、両者は等しくなりません。
- (4)
8.5
誤り。Rₓ = 8.5 Ω とすると、条件1は I = 6E/(540 + 816) = 6E/1356 = E/226、条件2は I = 3E/(210 + 620.5) = 3E/830.5 ≒ E/276.8 です。条件1のほうが電流が大きくなり、両者は等しくなりません。
- (5)
11.6
誤り。Rₓ = 11.6 Ω とすると、条件1は I = 6E/(540 + 1113.6) = 6E/1653.6 = E/275.6、条件2は I = 3E/(210 + 846.8) = 3E/1056.8 ≒ E/352.3 です。条件1のほうが電流が大きくなり、両者は等しくなりません。
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