電験三種 令和5年度(2023) 下期 理論 問7 過去問解説

問7 《直流回路(スイッチの切り換えと抵抗)》
図のように,抵抗,切換スイッチS及び電流計を接続した回路がある。この回路に直流電圧100 Vを加えた状態で,図のようにスイッチSを開いたとき電流計の指示値は2.0 Aであった。また,スイッチSを①側に閉じたとき電流計の指示値は2.5 A,スイッチSを②側に閉じたとき電流計の指示値は5.0 Aであった。このとき,抵抗 $r$ の値[Ω]として,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。 ただし,電流計の内部抵抗は無視できるものとし,測定誤差はないものとする。
問7の図
  1. (1) 20
  2. (2) 30
  3. (3) 40
  4. (4) 50
  5. (5) 60
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正解は(5)
使う公式
オームの法則 $R = \dfrac{V}{I}$(全体の抵抗 = 電圧 ÷ 電流) 並列の合成抵抗 $\dfrac{R_2 r}{R_2 + r}$
解説
【考え方】スイッチの3つの状態で、電流から全体の抵抗が分かります。②側は $R_2$ を線でつなぐ(短絡する)ので、$R_1$ だけになります。 ■1 3つの状態をくらべる 解説の図 開:$R_1$ と $R_2$ の直列です。 ②:$R_2$ に電流が流れず、$R_1$ だけです。 ①:$R_2$ と r が並列になります。 ■2 開と②から $R_1$、$R_2$ を求める 開:$R_1 + R_2 = \dfrac{100}{2.0} = 50\,\Omega$ ②:$R_1 = \dfrac{100}{5.0} = 20\,\Omega$ $R_2 = 50 - 20 = 30\,\Omega$ ■3 ①側で r を求める 全体は $\dfrac{100}{2.5} = 40\,\Omega$ なので、並列部分は $40 - 20 = 20\,\Omega$ です。 $\dfrac{30r}{30 + r} = 20$ 両辺に $(30 + r)$ をかけます。 $30r = 600 + 20r$ $10r = 600$ $r = 60\,\Omega$ 答えは(5)ピヨ。
出典:令和5年度(2023) 下期 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)理論 問7