抵抗の基本式R=ρL/A(ρ:抵抗率,A:断面積)より,ρ=RA/L。
令和6年度 上期 第二種電気工事士 学科 問2
電気抵抗R[Ω],直径D[mm],長さL[m]の導線の抵抗率[Ω・m]を表す式は。
選択肢
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断面積AはA=π(D/2)²=πD²/4であるが,DはmmなのでSI単位のmに直すとD[mm]×10⁻³=D×10⁻³[m]。よってA=π(D×10⁻³)²/4=πD²×10⁻⁶/4[m²]。これをρ=RA/Lへ代入すると,ρ=R×πD²×10⁻⁶/(4L)=πD²R/(4L×10⁶)[Ω・m]。単位のmm→mの変換で長さの2乗に比例する10⁻⁶(=10⁻³の2乗)が分母に入る点が本問のポイント。
各選択肢の解説
- ア
πDR/(4L×10³)
この式は,断面積を求める際にD²とすべきところをDのまま(平方していない)にし,かつ単位変換もD×10⁻³の2乗である10⁻⁶ではなく10⁻³のみを用いてしまった場合に生じ得る誤答と考えられる。直径の2乗を取り忘れる誤りと単位変換の2乗し忘れの誤りが重なった形になっている。
- イ
πD²R/(L²×10⁶)
正しい式πD²R/(4L×10⁶)と比べ、長さLを誤って2乗し、断面積πD²/4に必要な分母の4も欠けている。両方の差を見落とさない。
- ウ
πD²R/(4L×10⁶)
正しい手順(A=πD²×10⁻⁶/4,ρ=RA/L)で得られる式であり,これが公式正答である。直径のmm→m変換で生じる10⁻⁶の指数と,Dの2乗が正しく反映されている。
- エ
πDR/(4L²×10³)
直径Dを2乗せず、mm→mの換算も10⁻³のまま2乗していない。一方、2乗不要の長さLはL²としている。正しい断面積π(D×10⁻³)²/4とρ=RA/Lから得られない。
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