第一種電気工事士 ① 電気の基礎理論(計算)

オームの法則や合成抵抗、コンデンサの静電容量・静電エネルギー、コイルのインダクタンスといった直流・交流回路の基礎計算を扱う分野です。誘導性・容量性リアクタンス、インピーダンス、力率、三相交流のスター結線・デルタ結線と等価変換など、以降の配電理論や機器の計算にも直結する土台になります。公式を丸暗記するのではなく、直列・並列の合成則や√3が出てくる理由を理解しておくと応用が利きます。本分野は38問を収録しています。

この分野の問題38問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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1抵抗値がそれぞれ 2[Ω] の抵抗 3 個を直列に接続したときの合成抵抗値 [Ω] はどれか。

  1. A6
  2. B4
  3. C2
  4. D8
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正解:A6

直列接続の合成抵抗は各抵抗値の和 (2+2+2=6[Ω]) で求められる。

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2抵抗 5[Ω] と 10[Ω] を並列に接続したときの合成抵抗値 [Ω] はどれか。

  1. A3.33
  2. B0.83
  3. C15
  4. D50
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正解:A3.33

並列接続の合成抵抗は 5 × 10/(5 + 10) = 3.33[Ω] となる。

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3ある直流回路において、電源電圧が 36[V]、回路電流が 6[A] であるとき、この回路全体の合成抵抗 [Ω] はどれか。

  1. A2
  2. B3
  3. C6
  4. D216
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正解:C6

オームの法則 R = V/I より、36/6 = 6[Ω] となる。

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4電線の長さが同じ場合、電線の抵抗値は導体の断面積に対してどのような関係にあるか。

  1. A比例する
  2. B反比例する
  3. C変化しない
  4. D2乗に比例する
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正解:B反比例する

電線の抵抗値は断面積に反比例する。

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5周囲の温度が上昇したとき、一般的に電線の抵抗値はどのように変化するか。

  1. A変化しない
  2. B小さくなる
  3. C大きくなる
  4. D2乗に比例して大きくなる
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正解:C大きくなる

周囲温度が上昇すると電線の抵抗値は大きくなる。

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6静電容量 C[F] のコンデンサに電圧 V[V] を加えたときに蓄えられる電荷 Q[C] を表す式はどれか。

  1. AQ = V/C
  2. BQ = C/V
  3. CQ = C/V²
  4. DQ = CV
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正解:DQ = CV

電荷 Q は静電容量 C と電圧 V の積で表される。

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7静電容量 C[F] のコンデンサに電圧 V[V] を加えたときに蓄えられる静電エネルギー W[J] を表す式はどれか。

  1. AW = CV²/2
  2. BW = CV/2
  3. CW = CV
  4. DW = CV²/4
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正解:AW = CV²/2

静電エネルギー W は 1/2CV² で表される。

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8静電容量 1[μF] と 3[μF] のコンデンサを直列に接続したときの合成静電容量 [μF] はどれか。

  1. A4
  2. B2
  3. C0.75
  4. D12
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正解:C0.75

直列接続の合成静電容量は 1 × 3/(1 + 3) = 0.75[μF] となる。

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9静電容量 6[μF] のコンデンサを 3 個並列に接続したときの合成静電容量 [μF] はどれか。

  1. A2
  2. B12
  3. C18
  4. D36
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正解:C18

並列接続の合成静電容量は各静電容量の和 (6+6+6=18[μF]) で求められる。

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10平行平板コンデンサの静電容量は、電極間の距離に対してどのような関係にあるか。

  1. A比例する
  2. B変化しない
  3. C2乗に比例する
  4. D反比例する
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正解:D反比例する

静電容量は電極間の距離に反比例する。

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112 本の平行な電線に同じ方向に電流を流したとき、電線間に働く力はどれか。

  1. A反発力
  2. B吸引力
  3. C力が働かない
  4. D回転力
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正解:B吸引力

同じ方向に電流を流すと吸引力が働く。

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12コイルに鉄心を入れると、コイルの電流はどのように変化するか。

  1. A増加する
  2. B減少する
  3. C変化しない
  4. D0になる
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正解:B減少する

コイルに鉄心を入れるとインダクタンスが増し、電流は減少する。

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13周波数を大きくすると、コイル(インダクタンス)に流れる電流はどのように変化するか。

  1. A増加する
  2. B2乗に減少する
  3. C変化しない
  4. D減少する
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正解:D減少する

周波数が大きくなると誘導性リアクタンスが増加し、電流は減少する。

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14磁気回路において、磁束 Φ[Wb] を求める式として正しいものはどれか。(N:巻数、I:電流、l:磁路の長さ、A:断面積、μ:透磁率)

  1. AΦ = μ N/Al
  2. BΦ = μ AI/Nl
  3. CΦ = NI/μ Al
  4. DΦ = μ ANI/l
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正解:DΦ = μ ANI/l

磁束は巻数 N と電流 I に比例し、磁路の長さ l に反比例する。

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15抵抗 R[Ω] に電流 I[A] が流れるときの消費電力 P[W] を表す式はどれか。

  1. AP = IR
  2. BP = IR²
  3. CP = I/R
  4. DP = I²R
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正解:DP = I²R

消費電力 P は I²R で表される。

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16自己インダクタンス L[H] のコイルに電流 I[A] が流れているときに蓄えられる磁気エネルギー WL[J] を表す式はどれか。

  1. AWL = LI
  2. BWL = LI²/2
  3. CWL = LI/2
  4. DWL = L²I/2
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正解:BWL = LI²/2

磁気エネルギー WL は 1/2LI² で表される。

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17正弦波交流において、周波数 f[Hz] と角速度 ω[rad/s] の関係を表す式はどれか。

  1. Aω = π f
  2. Bω = f/2π
  3. Cω = 2π f
  4. Dω = 4π f
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正解:Cω = 2π f

角速度 ω は 2π f で定義される。

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18抵抗 R[Ω] と誘導性リアクタンス XL[Ω] を直列に接続した回路のインピーダンス Z[Ω] はどれか。

  1. AZ = R + XL
  2. BZ = R² + XL²
  3. CZ = √(R² + XL²)
  4. DZ = √(R + XL)
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正解:CZ = √(R² + XL²)

インピーダンス Z は √(R² + XL²) で求められる。

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19抵抗 R[Ω] と容量性リアクタンス XC[Ω] を直列に接続した回路のインピーダンス Z[Ω] はどれか。

  1. AZ = √(R² + XC²)
  2. BZ = √(R² - XC²)
  3. CZ = R + XC
  4. DZ = √(R² + (XL - XC)²)
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正解:AZ = √(R² + XC²)

直列回路のインピーダンスの基本式より √(R² + XC²) となる。

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20誘導性リアクタンス XL を求める式はどれか。(f:周波数、L:自己インダクタンス)

  1. AXL = fL/2π
  2. BXL = 1/2π fL
  3. CXL = 2π fL
  4. DXL = 2π f²L
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正解:CXL = 2π fL

誘導性リアクタンスは 2π fL である。

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21容量性リアクタンス XC を求める式はどれか。(f:周波数、C:静電容量)

  1. AXC = 1/2π fC
  2. BXC = 2π fC
  3. CXC = C/2π f
  4. DXC = 2π f²C
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正解:AXC = 1/2π fC

容量性リアクタンスは 1/2π fC である。

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22単相交流回路において、有効電力 P[W]、皮相電力 S[VA]、力率 cosθ の関係式はどれか。

  1. AP = S cosθ
  2. BP = S/cosθ
  3. CS = P cosθ
  4. DP = S sinθ
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正解:AP = S cosθ

有効電力は皮相電力に力率を掛けて求められる。

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23電流 I[A]、抵抗 R[Ω]、時間 t[s] のときに発生する熱量 H[J] を表す式はどれか。

  1. AH = IRt
  2. BH = I²Rt
  3. CH = I²/Rt
  4. DH = IR²t
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正解:BH = I²Rt

発生する熱量は I²Rt で求められる。

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24三相交流のスター(Y)結線において、線間電圧 Vl と相電圧 Vp の関係式はどれか。

  1. AVl = Vp
  2. BVl = √3Vp
  3. CVl = 3Vp
  4. DVl = Vp/√3
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正解:BVl = √3Vp

Y結線では線間電圧は相電圧の √3 倍である。

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25三相交流のデルタ(Δ)結線において、線電流 Il と相電流 Ip の関係式はどれか。

  1. AIl = √3Ip
  2. BIl = Ip
  3. CIl = 3Ip
  4. DIl = Ip/√3
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正解:AIl = √3Ip

Δ結線では線電流は相電流の √3 倍である。

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26三相交流回路の全有効電力 P[W] を表す式はどれか。(Vl:線間電圧、Il:線電流、cosθ:力率)

  1. AP = VI cosθ
  2. BP = 3VI cosθ
  3. CP = √3VI cosθ
  4. DP = √3/2VI cosθ
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正解:CP = √3VI cosθ

三相電力の式は √3VI cosθ である。

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27デルタ結線されたインピーダンス Z をスター結線に等価変換するときのインピーダンスの値はどれか。

  1. A3Z
  2. BZ
  3. C2Z
  4. D1/3Z
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正解:D1/3Z

デルタからスターへの変換は 1/3 倍となる。

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28スター結線されたインピーダンス Z をデルタ結線に等価変換するときのインピーダンスの値はどれか。

  1. A1/3Z
  2. B3Z
  3. C2Z
  4. DZ
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正解:B3Z

スターからデルタへの変換は 3 倍となる。

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29直流回路で、抵抗 R の両端が開放されているとき、その抵抗に流れる電流はいくらか。

  1. A常に 0[A]
  2. B電圧の大きさによる
  3. C電源電圧と同じ
  4. D無限大
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正解:A常に 0[A]

回路が開放されているため電流は流れない。

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30三相交流のスター結線において、線電流と相電流の関係はどれか。

  1. A線電流=相電流
  2. B線電流=√3 × 相電流
  3. C線電流=相電流/√3
  4. D線電流=3 × 相電流
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正解:A線電流=相電流

Y結線では線電流と相電流は等しい。

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31ある三相交流回路において、相電圧が 200/√3[V]、1相のインピーダンスが 10[Ω] であるときの相電流 [A] はどれか。

  1. A20√3
  2. B20/√3
  3. C20
  4. D200
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正解:B20/√3

相電流 I = Vp/Z = 200/√3/10 = 20/√3[A] となる。

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32力率 cosθ を表す式として正しいものはどれか。(P:有効電力、S:皮相電力)

  1. Acosθ = S/P
  2. Bcosθ = P/S
  3. Ccosθ = P × S
  4. Dcosθ = √(P² + S²)
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正解:Bcosθ = P/S

力率は皮相電力に対する有効電力の割合である。

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33無効率 sinθ を表す式として正しいものはどれか。(Q:無効電力、S:皮相電力)

  1. Asinθ = Q/S
  2. Bsinθ = S/Q
  3. Csinθ = Q × S
  4. Dsinθ = √(Q² + S²)
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正解:Asinθ = Q/S

無効率は皮相電力に対する無効電力の割合である。

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34抵抗 4[Ω]、誘導性リアクタンス 3[Ω] の直列回路の合成インピーダンス [Ω] はどれか。

  1. A1
  2. B12
  3. C7
  4. D5
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正解:D5

インピーダンス Z = √(4² + 3²) = 5[Ω] となる。

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351相の消費電力が 2[kW] である三相交流回路の全消費電力 [kW] はどれか。

  1. A2
  2. B4
  3. C6
  4. D6√3
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正解:C6

三相全体の消費電力は 1 相分の 3 倍である。

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36抵抗 6[Ω] と誘導性リアクタンス 8[Ω] を直列に接続したときの合成インピーダンス [Ω] はどれか。

  1. A2
  2. B48
  3. C14
  4. D10
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正解:D10

インピーダンス Z = √(6² + 8²) = 10[Ω] となる。

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37デルタ結線された各相の抵抗が 6[Ω] である場合、これをスター結線に変換したときの各相の抵抗 [Ω] はどれか。

  1. A6
  2. B2
  3. C12
  4. D18
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正解:B2

デルタの各相を 1/3 に変換して 2[Ω] となる。

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38三相交流の線間電圧が 200[V] のとき、スター結線における相電圧 [V] はどれか。

  1. A100
  2. B200
  3. C200√3
  4. D200 / √3
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正解:D200 / √3

Y結線の相電圧は線間電圧を √3 で割った値である。

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