令和5年度上期第二種電気工事士学科試験(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
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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
長さで2倍、断面積で4倍の差があり、Aの抵抗は8倍です。
導線の電気抵抗は、長さに比例し、断面積に反比例します(R=ρL/A)。断面積は円の面積なので、直径の2乗に比例します。同じ材質なら抵抗率ρは共通で、比べるときに消えます。
Aは直径1.6 mm・長さ100 m、Bは直径3.2 mm・長さ50 m です。長さはAがBの100÷50=2倍。直径はBがAの3.2÷1.6=2倍なので、断面積はBがAの2²=4倍です。したがってAの抵抗は、長さの効果で2倍、断面積の効果で4倍となり、2×4=8倍です。
長さだけ、あるいは太さだけを比べても答えには着きません。両方の効果を掛け合わせるのが決め手です。A は細くて長い導線なので、B より抵抗が大きいはずで、8倍はその向きとも合います。覚え方は、抵抗は長さに比例、直径の2乗に反比例、です。
ほかの選択肢の解説
- イ1:1倍は、長さの差が2倍、直径の差も2倍だから打ち消し合う、と考えたときの値です。ところが直径は2乗で効くため、断面積の差は4倍になり、打ち消し合いません。
- ロ2:2倍は、長さの違いだけを見て、太さの違いを無視した値です。Bは直径が2倍で断面積では4倍も太く、その分Aの抵抗は大きくなるので、2倍では足りません。
- ハ4:4倍は、断面積の違い(直径比の2乗)だけを見て、長さの違いを落とした値です。Aは長さもBの2倍あるので、さらに2倍の効果が加わります。
出典:令和5年度上期第二種電気工事士学科試験(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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