電験三種 平成27年度(2015) 理論 問4 過去問解説

問4 《直流回路(はしご形回路の抵抗を求める)》
図のような直流回路において,直流電源の電圧が $90\,\mathrm{V}$ であるとき,抵抗 $R_1$[Ω],$R_2$[Ω],$R_3$[Ω]の両端電圧はそれぞれ $30\,\mathrm{V}$,$15\,\mathrm{V}$,$10\,\mathrm{V}$ であった。抵抗 $R_1$,$R_2$,$R_3$ のそれぞれの値[Ω]の組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問4の図
  1. (1) $R_1$:30,$R_2$:90,$R_3$:120
  2. (2) $R_1$:80,$R_2$:60,$R_3$:120
  3. (3) $R_1$:30,$R_2$:90,$R_3$:30
  4. (4) $R_1$:60,$R_2$:60,$R_3$:30
  5. (5) $R_1$:40,$R_2$:90,$R_3$:120
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正解は(5)
使う公式
オームの法則 $I = \dfrac{V}{R}$、$R = \dfrac{V}{I}$(I:電流[A]、V:電圧[V]、R:抵抗[Ω]) キルヒホッフの電流則 分かれ道に入る電流 = 出る電流
解説
【考え方】いちばん右から順に、60 Ω にかかる電圧 → 電流 → 分かれた電流、と出していきます。 ■1 右の部分(R₃) 解説の図 R₂ の電圧 15 V が、右の 60 Ω と R₃ に分かれます。 R₃ は 10 V なので、60 Ω には $15 - 10 = 5\,\mathrm{V}$ かかります。 60 Ω と R₃ は直列なので、同じ電流です。 $I_3 = \dfrac{5}{60} = \dfrac{1}{12}\,\mathrm{A}$ $R_3 = 10 \div \dfrac{1}{12} = 120\,\Omega$ ■2 真ん中の部分(R₂) 解説の図 真ん中の 60 Ω には、$30 - 15 = 15\,\mathrm{V}$ かかります。 $\dfrac{15}{60} = 0.25\,\mathrm{A}$ この電流が、R₂ と右の部分に分かれます。 $I_2 = 0.25 - \dfrac{1}{12} = \dfrac{3}{12} - \dfrac{1}{12} = \dfrac{1}{6}\,\mathrm{A}$ $R_2 = 15 \div \dfrac{1}{6} = 90\,\Omega$ ■3 左の部分(R₁) 解説の図 左の 60 Ω には、$90 - 30 = 60\,\mathrm{V}$ かかります。 $\dfrac{60}{60} = 1\,\mathrm{A}$ この電流が、R₁ と真ん中より右の部分(0.25 A)に分かれます。 $I_1 = 1 - 0.25 = 0.75\,\mathrm{A}$ $R_1 = \dfrac{30}{0.75} = 40\,\Omega$ 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4