電験三種 令和5年度(2023) 上期 理論 問5 過去問解説

問5 《直流回路(テブナンの定理)》
図の直流回路において,抵抗 $R = 10\,\Omega$ で消費される電力の値[W]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問5の図
  1. (1) 0.28
  2. (2) 1.89
  3. (3) 3.79
  4. (4) 5.36
  5. (5) 7.62
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正解は(1)
使う公式
テブナンの定理 電源をふくむ回路は「電池1個と抵抗1個」に置きかえられる(電池の電圧:端子を開いたときの電圧、抵抗:電池を線にして見た抵抗) 分圧 $V \times \dfrac{R_2}{R_1 + R_2}$ 電力 $P = I^2 R$(P:電力[W])
解説
【考え方】R の左側と右側を、それぞれ「電池1個と抵抗1個」に置きかえます(テブナンの定理)。すると、1本道の回路になります。 ■1 左側を置きかえる 解説の図 電圧は、60 V を 40 Ω と 40 Ω で分けた分です。 $60 \times \dfrac{40}{80} = 30\,\mathrm{V}$ 抵抗は、電池を線にして 40 Ω と 40 Ω の並列です。 $\dfrac{40 \times 40}{80} = 20\,\Omega$ ■2 右側を置きかえる 電圧は、80 V を 60 Ω と 60 Ω で分けた分です。 $80 \times \dfrac{60}{120} = 40\,\mathrm{V}$ 抵抗は $\dfrac{60 \times 60}{120} = 30\,\Omega$ ■3 1本道の回路で電流を出す 解説の図 2つの電池は向かい合っているので、差の 10 V が電流を流します。抵抗は全部直列です。 $I = \dfrac{40 - 30}{20 + 10 + 30}$ $= \dfrac{10}{60} = \dfrac{1}{6}\,\mathrm{A}$ ■4 R の電力 $P = \left(\dfrac{1}{6}\right)^2 \times 10$ $= \dfrac{10}{36} \fallingdotseq 0.28\,\mathrm{W}$ 答えは(1)ピヨ。
出典:令和5年度(2023) 上期 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5