令和5年度下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3
電気に関する基礎理論
接触抵抗に関する問題
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電線の接続不良により,接続点の接触抵抗が0.2 Ωとなった。この電線に10 A の電流が流れると,接続点から1 時間に発生する熱量[kJ]は。ただし,接触抵抗の値は変化しないものとする。
〔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72
- ロ144
- ハ288
- ニ576
答えと解説
✓ これが正解イ72
解説
Q=I²Rtより10²×0.2×3600=72000 Jで72 kJ。
電流が流れた抵抗では熱が出ます。この熱をジュール熱といい、熱量[J]は電流の2乗に抵抗と時間を掛けて求めます(Q=I²Rt)。
接触抵抗は、電線の接続が不十分なときに接続点にできる余分な抵抗です。電線そのものの抵抗は小さくても、接続点に0.2 Ωの抵抗があれば、そこに10 Aが流れるだけで発熱します。時間は秒に直す必要があり、1時間は3600秒です。
Q=10²×0.2×3600=100×0.2×3600=72000 Jとなります。1 kJは1000 Jなので、72 kJが答えです。時間を秒に直さずに計算すると桁が大きく狂うので、単位の確認が大切です。
覚え方は、熱量は電流の2乗に比例する、時間は必ず秒にする、最後にJをkJへ直す、の3段階です。
ほかの選択肢の解説
- ロ144:144 kJ は正解の72 kJのちょうど2倍で、この条件からは導けません。10 A、0.2 Ω、3600秒を式に入れて計算すると、得られるのは72 kJだけです。
- ハ288:288 kJ は72 kJの4倍にあたる値です。電流を2乗して100とし、0.2と3600を掛けても72000 J止まりで、この値にはなりません。どの途中計算からも出てきません。
- ニ576:576 kJ は72 kJの8倍にあたる値で、与えられた電流・抵抗・時間のどの組合せの計算でも導けません。発熱量を過大に見積もった数字になっています。
出典:令和5年度下期第二種電気工事士学科試験(午後) 問3(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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