令和4年度上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4
電気に関する基礎理論
コイルに関する問題
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コイルに100 V,50 Hz の交流電圧を加えたら6 A の電流が流れた。このコイルに100 V,60 Hz の交流電圧を加えたときに流れる電流[A]は。ただし,コイルの抵抗は無視できるものとする。
〔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4
- ロ5
- ハ6
- ニ7
答えと解説
✓ これが正解ロ5
解説
周波数が上がるとリアクタンスが増え、電流は6×50/60=5Aです。
抵抗が無視できるコイルでは、電流を妨げるのはリアクタンス(コイルが交流に対して示す抵抗のようなはたらき)だけです。誘導性リアクタンスは X=2πfL で、周波数 f に比例して大きくなります。
電圧が100 Vのまま周波数が50 Hzから60 Hzに上がると、リアクタンスは60/50=1.2倍になります。電流 I=V/X なので、電流は逆に 1/1.2 になり、6×50/60=5 A と求まります。
なお、50 Hzのときのリアクタンスは 100÷6=16.7 Ω、60 Hzでは 16.7×1.2=20 Ω ですから、100÷20=5 A と確かめられます。周波数の比を、電流にはそのまま掛けず逆数として掛けることが要点です。
覚え方は、コイルは周波数が高いほど電流が通りにくく、電流は周波数に反比例、です。
ほかの選択肢の解説
- イ4:周波数の2乗で電流が減るとした場合の値です。6×(50/60)²≒4.2 A になります。リアクタンスは周波数に比例(1乗)するだけなので、電流の変化も2乗にはなりません。
- ハ6:周波数を変えても電流は変わらないとした値です。これは抵抗だけの回路の考え方で、コイルでは周波数が上がるとリアクタンスが増え、電流は減ります。
- ニ7:電流が周波数に比例して増えるとした場合の値で、6×60/50=7.2 A に由来します。比を逆に掛けた誤りで、60 Hzでは電流が増えるのではなく減ります。
出典:令和4年度上期第二種電気工事士筆記試験(午後) 問4(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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