2級電気工事施工管理技士(第一次検定) ① 電気理論

電気工事のすべてを支える基礎理論を扱う分野です。直流回路ではオームの法則、合成抵抗、キルヒホッフの法則、消費電力の計算が中心になります。交流回路では正弦波の実効値と最大値、抵抗とコイルとコンデンサの性質、インピーダンスと力率、三相交流の結線(スター結線とデルタ結線)が頻出です。あわせて静電気と磁気の基礎、電磁誘導も対象になります。計算問題が多い分野ですが出題パターンは限られているため、公式を使える状態にしておけば安定した得点源になります。

この分野の問題48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ある断面を流れる電流の大きさは、1秒間にその断面を通過する電気量で表される。この電流の単位記号として正しいものはどれか。

  1. AC
  2. BV
  3. CΩ
  4. DA
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正解:DA

単位時間あたりの電荷の移動量を電流といい、単位はアンペア〔A〕を用います。

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2導体の電気抵抗の性質として、正しいものはどれか。

  1. A断面積に比例し、長さに比例する。
  2. B断面積に反比例し、長さに比例する。
  3. C材質に関係なく、形状のみで決まる。
  4. D温度が変化しても常に一定である。
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正解:B断面積に反比例し、長さに比例する。

導体の抵抗は長さに比例し、断面積に反比例します。抵抗率は材質によって異なり、金属では温度が上がると抵抗も増加します。

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3抵抗率と導電率の関係について、正しいものはどれか。

  1. A抵抗率と導電率は逆数の関係になる。
  2. B抵抗率と導電率は等しい値になる。
  3. C抵抗率に導電率を足すと1になる。
  4. D抵抗率から導電率を引くと0になる。
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正解:A抵抗率と導電率は逆数の関係になる。

電流の流れにくさを表す抵抗率と、流れやすさを表す導電率は逆数の関係にあります。

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4導体の抵抗温度変化に関する記述として、誤っているものはどれか。

  1. A温度が1℃上がったときの導体の抵抗変化の割合を抵抗温度係数という。
  2. B一般に、金属は温度が上昇すると抵抗が増加する。
  3. C一般に、金属は温度が上昇すると抵抗が減少する。
  4. D抵抗温度係数の値は、導体の材質および基準とする温度によって異なる。
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正解:C一般に、金属は温度が上昇すると抵抗が減少する。

一般に、金属は温度が上昇すると抵抗が増加するため、減少するという記述は誤りです。

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5電流によって発生するジュール熱〔J〕を求める式として、正しいものはどれか。(電流I〔A〕、抵抗R〔Ω〕、電圧V〔V〕、時間t秒)

  1. AQ = I R t
  2. BQ = V^2 I t
  3. CQ = V I^2 t
  4. DQ = I^2 R t
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正解:DQ = I^2 R t

抵抗に流れる電流によって毎秒発生する熱量は、電流の2乗と抵抗の積に比例します。

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6抵抗5〔Ω〕の導体に2〔A〕の電流を10秒間流したとき、発生するジュール熱〔J〕はいくらか。

  1. A100
  2. B200
  3. C150
  4. D250
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正解:B200

Q=I^2Rtより、2^2×5×10=200〔J〕となります。

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7異なる2種類の金属導体を接続して閉回路を作り、2つの接合点に温度差を与えると閉回路に起電力が発生し電流が流れる現象を何というか。

  1. Aゼーベック効果
  2. Bペルチェ効果
  3. Cトムソン効果
  4. Dホール効果
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正解:Aゼーベック効果

2種類の金属の接合点に温度差を与えて起電力が発生する現象はゼーベック効果です。

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8同一種類の金属からなる回路の2点間に温度差があるとき、電流の通過によって温度差と電流との積に比例した熱の発生または吸収を生ずる現象はどれか。

  1. Aゼーベック効果
  2. Bジュール効果
  3. Cトムソン効果
  4. Dペルチェ効果
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正解:Cトムソン効果

同一種類の金属で温度差があるときに熱の発生または吸収が生じる現象はトムソン効果です。

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9強磁性体に含まれる物質の組み合わせとして、正しいものはどれか。

  1. A鉄、金、銀
  2. B鉄、コバルト、ニッケル
  3. Cアルミニウム、白金、すず
  4. D銅、亜鉛、ビスマス
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正解:B鉄、コバルト、ニッケル

磁化される程度が極めて強い強磁性体には、鉄、コバルト、ニッケルがあります。

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10磁性体の種類に関する記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. Aアルミニウムや白金は反磁性体である。
  2. B鉄やコバルトは強磁性体である。
  3. C酸素や空気は常磁性体である。
  4. D金、銀、銅は反磁性体である。
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正解:Aアルミニウムや白金は反磁性体である。

アルミニウムや白金は常磁性体であるため、反磁性体とする記述は誤りです。

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11磁力線の性質に関する記述として、正しいものはどれか。

  1. A磁力線はS極から出てN極に入る。
  2. B磁力線同士は互いに吸引し合い、交差する。
  3. C任意の点における磁力線の密度は、その点の磁界の大きさを表す。
  4. D磁界の向きは、その点の磁力線の接線方向と直交する。
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正解:C任意の点における磁力線の密度は、その点の磁界の大きさを表す。

磁力線の密度はその点の磁界の大きさを表し、密なほど磁界が強くなります。

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12磁化されていない磁性体に磁界を加えて磁気飽和させた後、磁界の強さを減少させて0としたときに残る磁束密度を何というか。

  1. A磁気飽和
  2. B保磁力
  3. C導電率
  4. D残留磁気
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正解:D残留磁気

磁界の強さを0にしたときに残っている磁束密度を残留磁気といいます。

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13磁気ヒステリシスにおいて、磁束密度が0のときの磁界の強さを何というか。

  1. A残留磁気
  2. B磁気飽和
  3. C保磁力
  4. D透磁率
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正解:C保磁力

磁束密度が0になったときの磁界の強さは保磁力と呼ばれます。

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14直線の導体に電流が流れる場合、右手の親指を電流の流れる方向とした時、手を握った方向が磁界の向きとなる法則を何というか。

  1. Aアンペアの右ネジの法則
  2. Bクーロンの法則
  3. Cオームの法則
  4. Dホプキンソンの法則
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正解:Aアンペアの右ネジの法則

電流と磁界の方向の関係を示すこの法則をアンペアの右ネジの法則といいます。

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15直線の導体に10〔A〕の電流が流れているとき、導体から半径2〔m〕の円周上の磁界の強さ〔A/m〕に最も近い値はどれか。(円周率は3.14とする)

  1. A1.6
  2. B3.2
  3. C6.4
  4. D0.8
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正解:D0.8

H=I/(2πr)より、10/(2×3.14×2)≒0.8〔A/m〕となります。

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16半径r〔m〕の巻き数Nの円形コイルに電流I〔A〕を流した時の磁界の強さH〔A/m〕を表す式として、正しいものはどれか。

  1. AH = I / (2πr)
  2. BH = NI / 2r
  3. CH = 2πr / I
  4. DH = 2r / NI
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正解:BH = NI / 2r

円形コイルの中心の磁界の強さは、ビオ・サバールの法則によりH=NI/2rで求められます。

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17フレミングの左手の法則において、人差し指が表す方向はどれか。

  1. A力の方向
  2. B電流の方向
  3. C起電力の方向
  4. D磁界の方向
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正解:D磁界の方向

フレミングの左手の法則では、人差し指を磁界、中指を電流、親指を力の方向に合わせます。

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18導体に働く力の方向を表す「フレミングの左手の法則」に関する説明として、誤っているものはどれか。

  1. A左手の親指は力の方向と一致する。
  2. B左手の中指は力の方向と一致する。
  3. C左手の人差し指は磁界の方向に合わせる。
  4. D左手の中指は電流の方向に合わせる。
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正解:B左手の中指は力の方向と一致する。

左手の中指は電流の方向を表すため、力の方向とする記述は誤りです。

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19コイルを貫く磁束が時間とともに変化すると、コイルに起電力が発生する現象を何というか。

  1. A電磁誘導
  2. B熱電効果
  3. C自己インダクタンス
  4. D静電誘導
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正解:A電磁誘導

磁束の変化によって起電力が発生する現象は電磁誘導です。

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20巻数Nのコイルにおいて、電流Iを流したときの磁束をΦとするとき、自己インダクタンスL〔H〕を表す式はどれか。

  1. AL = NI / Φ
  2. BL = Φ / NI
  3. CL = NΦ / I
  4. DL = I / NΦ
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正解:CL = NΦ / I

自己インダクタンスLは、巻数Nのコイルに電流Iを流したときの磁束鎖交数NΦと電流Iとの比で定義され、L=NΦ/Iで表されます。

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21環状ソレノイドの自己インダクタンスの大きさを決定する要素として、反比例するものはどれか。

  1. Aコイルの巻き数の2乗
  2. B断面積
  3. C円環の平均の長さ
  4. D透磁率
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正解:C円環の平均の長さ

環状ソレノイドの自己インダクタンスの式より、円環の平均の長さに反比例します。

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222つのコイルの自己インダクタンスをL1、L2とし、結合係数をkとしたとき、両コイルの相互インダクタンスMを表す式はどれか。

  1. AM = k / √(L1 L2)
  2. BM = k √(L1 L2)
  3. CM = k (L1 + L2)
  4. DM = k L1 L2
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正解:BM = k √(L1 L2)

相互インダクタンスMは自己インダクタンスの積の平方根に結合係数kを掛けた式で表されます。

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232つの電荷間に働く静電力の大きさに関する説明として、正しいものはどれか。

  1. A両方の電気量の積に比例する。
  2. B両方の電気量の和に比例する。
  3. C電荷間の距離に比例する。
  4. D電荷間の距離の2乗に比例する。
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正解:A両方の電気量の積に比例する。

クーロンの法則により、静電力の大きさは両方の電気量の積に比例します。

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24静電気に関するクーロンの法則の説明として、誤っているものはどれか。

  1. A2つの電荷間に働く静電力は、電荷間の距離の2乗に反比例する。
  2. B2つの電荷間に働く静電力は、両方の電気量の積に比例する。
  3. C2つの電荷間に働く静電力は、電荷間の距離に反比例する。
  4. D真空の誘電率を用いて力が計算される。
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正解:C2つの電荷間に働く静電力は、電荷間の距離に反比例する。

静電力は電荷間の距離の2乗に反比例するため、単なる距離に反比例するという記述は誤りです。

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25電気力線の性質として、正しいものはどれか。

  1. A電気力線は負電荷に始まり正電荷に終わる。
  2. B電気力線の向きは、その点の磁界の方向と一致する。
  3. C電気力線が密なところほど電界が弱い。
  4. D電気力線は等電位面または等電位線と垂直に交わる。
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正解:D電気力線は等電位面または等電位線と垂直に交わる。

電気力線は正電荷に始まり負電荷に終わり、等電位面と垂直に交わる性質があります。

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26導体の電荷をQ〔C〕、電位をV〔V〕としたとき、静電容量C〔F〕を求める式はどれか。

  1. AC = V / Q
  2. BC = Q × V
  3. CC = 1 / (Q × V)
  4. DC = Q / V
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正解:DC = Q / V

静電容量は電荷を電位で割った値として定義されます。

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27平行平板コンデンサの静電容量を大きくするための方法として、正しいものはどれか。

  1. A電極の面積を小さくする。
  2. B電極間の距離を小さくする。
  3. C電極間の距離を大きくする。
  4. D電極の面積と電極間の距離を両方とも同じ割合で大きくする。
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正解:B電極間の距離を小さくする。

静電容量C=εA/dより、電極間の距離dに反比例するため、距離を小さくすると静電容量は大きくなります。

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28静電容量C1、C2、C3の3つのコンデンサが並列接続されているとき、合成静電容量Cを求める式はどれか。

  1. AC = C1 + C2 + C3
  2. BC = (C1 C2 C3) / (C1 + C2 + C3)
  3. CC = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
  4. D1/C = C1 + C2 + C3
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正解:AC = C1 + C2 + C3

コンデンサが並列接続されている場合、合成静電容量はそれぞれの静電容量の和となります。

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29静電容量が6〔F〕と3〔F〕の2つのコンデンサを直列接続したときの合成静電容量〔F〕はいくらか。

  1. A3
  2. B6
  3. C9
  4. D2
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正解:D2

直列接続の合成静電容量はC=(6×3)/(6+3)=18/9=2〔F〕となります。

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30抵抗R1とR2が直列接続されている回路の合成抵抗Rを求める式として、正しいものはどれか。

  1. AR = (R1 R2) / (R1 + R2)
  2. BR = R1 + R2
  3. CR = 1/R1 + 1/R2
  4. DR = (R1 + R2) / (R1 R2)
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正解:BR = R1 + R2

抵抗が直列接続されている場合、各抵抗を合計することで合成抵抗を求めることができます。

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31抵抗12〔Ω〕と4〔Ω〕の2つの抵抗器を並列接続したときの合成抵抗〔Ω〕はいくらか。

  1. A3
  2. B2
  3. C8
  4. D16
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正解:A3

並列接続の合成抵抗はR=(12×4)/(12+4)=48/16=3〔Ω〕となります。

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32「回路網の任意の接続点において、流入する電流の和とその接続点から流出する電流の和は等しい」という法則を何というか。

  1. Aアンペアの周回路の法則
  2. Bビオ・サバールの法則
  3. Cキルヒホッフの第1法則
  4. Dジュールの法則
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正解:Cキルヒホッフの第1法則

接続点における電流の収支がゼロになるという法則はキルヒホッフの第1法則(電流則)です。

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33キルヒホッフの法則に関する記述として、誤っているものはどれか。

  1. A第1法則は電流則とも呼ばれる。
  2. B第2法則は閉回路を一巡するときの電圧に関する法則である。
  3. C第1法則は「任意の閉回路中の起電力の代数和はゼロになる」という法則である。
  4. D第2法則において、起電力の代数和は電圧降下の代数和に等しい。
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正解:C第1法則は「任意の閉回路中の起電力の代数和はゼロになる」という法則である。

起電力の代数和と電圧降下に関する内容は第2法則であり、第1法則ではありません。

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34正弦波交流の周波数f〔Hz〕と周期T〔s〕の関係を表す式として、正しいものはどれか。

  1. Af = 1 / T
  2. Bf = T
  3. Cf = 2π / T
  4. Df = T / 2π
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正解:Af = 1 / T

1秒間あたりの周期の回数である周波数は、周期の逆数で求められます。

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35交流波形の波高率、波形率および実効値に関する記述として、誤っているものはどれか。

  1. A波高率は最大値を実効値で除した値である。
  2. B波高率は実効値を平均値で除した値である。
  3. C波形率は実効値を平均値で除した値である。
  4. D実効値は同じ働きをする直流の大きさに換算した値である。
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正解:B波高率は実効値を平均値で除した値である。

波高率は最大値を実効値で除した値であり、実効値を平均値で除したものは波形率です。

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36皮相電力S〔VA〕、有効電力P〔W〕、無効電力Q〔var〕の関係を表す式として、正しいものはどれか。

  1. AS = P + Q
  2. BS = P^2 + Q^2
  3. CP = S^2 + Q^2
  4. DS^2 = P^2 + Q^2
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正解:DS^2 = P^2 + Q^2

三平方の定理より、皮相電力の2乗は有効電力の2乗と無効電力の2乗の和に等しくなります。

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37交流回路に入力される皮相電力が1000〔VA〕、無効電力が600〔var〕のとき、この回路の有効電力〔W〕はいくらか。

  1. A400
  2. B600
  3. C800
  4. D1600
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正解:C800

P=√(S^2-Q^2)より、√(1000^2-600^2)=800〔W〕となります。

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38交流のRLC直列回路において、抵抗をR、誘導性リアクタンスをXL、容量性リアクタンスをXCとしたとき、インピーダンスZを求める式はどれか。

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

RLC直列回路のインピーダンスは、抵抗の2乗とリアクタンスの差の2乗の和の平方根で求められます。

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39ホイートストンブリッジ回路は、4つの抵抗R1、R2、R3、R4をこの順に環状に接続し、R1とR2の接続点とR3とR4の接続点との間に検流計を接続したものである。検流計に流れる電流が0になるときの平衡条件を表す式はどれか。

  1. AR1 R3 = R2 R4
  2. BR1 R2 = R3 R4
  3. CR1 + R3 = R2 + R4
  4. DR1 / R3 = R2 / R4
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正解:AR1 R3 = R2 R4

ブリッジが平衡すると、向かい合う辺(対辺)の抵抗の積が等しくなり、R1R3=R2R4が成り立ちます。

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404つのインピーダンスZ1、Z2、Z3、Z4をこの順に環状に接続した交流ホイートストンブリッジ回路の平衡条件に関する記述として、誤っているものはどれか。

  1. A複素数表示のインピーダンスにおいて、Z1 Z3 = Z2 Z4の関係が成り立つ。
  2. B両辺の抵抗の値とリアクタンスの値が同時に等しくならなければならない。
  3. C複素数表示のインピーダンスにおいて、Z1 Z2 = Z3 Z4の関係が成り立つ。
  4. D直流回路のときと同様に、向かい合う辺の積が等しくなる。
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正解:C複素数表示のインピーダンスにおいて、Z1 Z2 = Z3 Z4の関係が成り立つ。

交流回路の平衡条件も向かい合う辺の積が等しいため、Z1 Z3 = Z2 Z4が正しくなります。

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41三相交流回路のY(スター)結線において、線間電圧Vlと相電圧Vの関係を表す式はどれか。

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

Y結線において、線間電圧の大きさは相電圧の大きさの√3倍となります。

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42三相交流回路のΔ(デルタ)結線に関する記述として、誤っているものはどれか。

  1. A線間電圧の大きさは、相電圧の大きさと等しい。
  2. B線電流の大きさは、相電流の大きさと等しい。
  3. C線電流の大きさは、相電流の大きさの√3倍である。
  4. D有効電力はP = √3 Vl Il cosθ で求められる。
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正解:B線電流の大きさは、相電流の大きさと等しい。

Δ結線の線電流は相電流の√3倍であるため、等しいという記述は誤りです。

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43対称三相交流回路において、線間電圧200〔V〕、線電流10〔A〕、力率0.8のときの有効電力〔W〕に最も近い値はどれか。(√3は1.73とする)

  1. A1600
  2. B3200
  3. C4800
  4. D2768
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正解:D2768

P=√3×200×10×0.8=1.73×1600=2768〔W〕となります。

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44固定永久磁石の磁界と可動コイル内の電流による磁界との相互作用によって動作し、主に直流の平均値を測定する計器はどれか。

  1. A可動コイル形
  2. B電流力計形
  3. C可動鉄片形
  4. D誘導形
正解と解説を見る

正解:A可動コイル形

永久磁石の磁界と電流による磁界の相互作用で動作するのは可動コイル形です。

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45電流力計形計器の主な特徴として、正しいものはどれか。

  1. A交流専用の計器である。
  2. B外部磁界の影響を受けにくい。
  3. C指針は波形の平均値に応答するが実効値で指示するよう目盛られている。
  4. D交直両用の計器として使用できる。
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正解:D交直両用の計器として使用できる。

電流力計形計器は交流と直流の両方で使用できる特徴があります。

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46アナログ計器と比較したデジタル計器の特徴として、誤っているものはどれか。

  1. A読み取りの個人差がない。
  2. B電圧の測定では内部抵抗が低い。
  3. C計器の内部ではA-D変換が行われている。
  4. Dコンピュータに接続してデータの処理ができる。
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正解:B電圧の測定では内部抵抗が低い。

デジタル計器による電圧の測定では内部抵抗が高いため、低いという記述は誤りです。

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47電流計の測定範囲を拡大するため、電流計と並列に接続する抵抗器を何というか。

  1. A分流器
  2. B倍率器
  3. C誘導器
  4. Dコンデンサ
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正解:A分流器

電流計と並列に接続して測定範囲を拡大する抵抗器を分流器といいます。

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48内部抵抗10〔Ω〕の電圧計を用いて、測定範囲を11倍に拡大したい。このとき、直列に接続する倍率器の抵抗値〔Ω〕はいくらか。

  1. A10
  2. B50
  3. C100
  4. D110
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正解:C100

倍率m=1+R/rより、11=1+R/10となりR=100〔Ω〕となります。

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