電験三種 平成27年度(2015) 理論 問15(b) 過去問解説

問15(b) 《直流回路(電池の内部抵抗)》
図のように,a-b間の長さが $15\,\mathrm{cm}$,最大値が $30\,\Omega$ のすべり抵抗器R,電流計,検流計,電池 $E_0$[V],電池 $E_{\mathrm{x}}$[V]が接続された回路がある。この回路において次のような実験を行った。 実験Ⅰ:図1でスイッチSを開いたとき,電流計は $200\,\mathrm{mA}$ を示した。 実験Ⅱ:図1でスイッチSを閉じ,すべり抵抗器Rの端子cをbの方向へ移動させて行き,検流計が零を指したとき移動を停止した。このとき,a-c間の距離は $4.5\,\mathrm{cm}$ であった。 実験Ⅲ:図2に配線を変更したら,電流計の値は $50\,\mathrm{mA}$ であった。 次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし,各計測器の内部抵抗及び接触抵抗は無視できるものとし,また,すべり抵抗器Rの長さ[cm]と抵抗値[Ω]とは比例するものであるとする。 (b) 電池 $E_{\mathrm{x}}$ の内部抵抗の値[Ω]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問15(b)の図
  1. (1) 0.5
  2. (2) 2.0
  3. (3) 3.5
  4. (4) 4.2
  5. (5) 6.0
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正解は(5)
使う公式
電池の端子電圧 $E = I(R + r)$(E:起電力[V]、I:電流[A]、R:外の抵抗[Ω]、r:内部抵抗[Ω])
解説
【考え方】図2では、Eₓ に R の全体(a-b 間 30 Ω)がつながります。電池の中にも抵抗 r があり、外の抵抗と直列になります。 ■1 図2の回路 解説の図 起電力は(a)で求めた 1.8 V、電流は 50 mA です。 50 mA=0.05 A です。 $1.8 = 0.05 \times (30 + r)$ $30 + r = \dfrac{1.8}{0.05} = 36$ $r = 36 - 30 = 6.0\,\Omega$ 答えは(5)ピヨ。
出典:平成27年度(2015) 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15(b)