令和2年度下期第二種電気工事士筆記試験(午後)(電気技術者試験センター)問2
電気に関する基礎理論
抵抗に関する問題
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A,B 2本の同材質の銅線がある。Aは直径1.6 mm,長さ100 m,Bは直径3.2 mm,長さ50 mである。Aの抵抗はBの抵抗の何倍か。
〔注〕本問題の計算で√2,√3 及び円周率πを使用する場合の数値は次によること。√2=1.41,√3=1.73,π=3.14
なお,選択肢が数値の場合は最も近い値を選びなさい。
- イ1
- ロ2
- ハ4
- ニ8
答えと解説
✓ これが正解ニ8
解説
抵抗は長さに比例、断面積に反比例し、Aは8倍です。
同じ材質の導線の抵抗は、長さに比例し、断面積に反比例します。断面積は直径の2乗に比例するので、抵抗は長さ÷(直径の2乗)に比例します。抵抗率(材質で決まる定数)は同じなので、比をとるときに消えます。
Aは直径1.6 mm、長さ100 mです。Bは直径3.2 mm、長さ50 mです。長さの比はA÷B=100÷50=2倍です。断面積の比は直径の2乗の比なので、Aの断面積はBの(1.6÷3.2)の2乗=4分の1で、その分だけ抵抗は4倍になります。したがって抵抗の比は2×4=8倍です。式でまとめると、(100÷1.6の2乗)÷(50÷3.2の2乗)=39.06÷4.883=8になります。
長さだけの比では2倍、断面積だけの比では4倍で、どちらか一方だけを見ると8倍にはなりません。Aは長くて細いので、どちらの条件もAの抵抗を大きくする向きに働きます。覚え方は、長さの比と、直径の比の2乗を掛け合わせる、です。
ほかの選択肢の解説
- イ1:1倍にはなりません。AはBより長く、しかも細い導線なので、長さも断面積もAの抵抗を大きくする向きに働きます。一方が他方を打ち消して同じ抵抗になる関係ではありません。
- ロ2:2倍は長さの比100÷50だけを見た値です。細さによる影響を数え忘れています。Aの断面積はBの4分の1しかなく、この分だけさらに抵抗が増えるので、2倍では足りません。
- ハ4:4倍は断面積の比(直径の比の2乗)だけを見た値で、長さの違いを数え忘れています。Aの長さはBの2倍あるので、さらに2倍が掛かります。長さと太さの両方を掛けて8倍になります。
出典:令和2年度下期第二種電気工事士筆記試験(午後) 問2(電気技術者試験センター)。1問ずつ解ける形に加工しています(図・写真を問題冊子から切り出して画像で掲載・配線図の前書きを各問に複写・分数を1行に書き直し)。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。
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