消防設備士乙種1類　④ 基礎的知識 電気

正解：A．電流は電圧より位相が2分のパイ遅れる

インダクタンスのみの回路では電流は電圧より位相が2分のパイ遅れる特性があります。

正解：B．電流は電圧より位相が2分のパイ進む

静電容量だけの回路では電流は電圧より位相が2分のパイ進む特性があります。

正解：B．周波数が高くなるほど誘導リアクタンスは大きくなり交流は流れにくくなる

誘導リアクタンスは周波数に比例して大きくなるため周波数が高いほど電流を妨げます。

正解：B．周波数が高くなるほど容量リアクタンスは小さくなり交流は流れやすくなる

容量リアクタンスは周波数に反比例して小さくなるため周波数が高いほど交流が流れやすくなります。

正解：C．誘導リアクタンスと容量リアクタンスの差を求め抵抗とのベクトル和を計算する

インピーダンスは抵抗の2乗と誘導リアクタンスおよび容量リアクタンスの差の2乗の和の平方根で求めます。

正解：D．火花放電

平等電界で突然絶縁破壊が起こり激しい音と光を伴って放電する現象を火花放電といいます。

正解：B．コロナ放電

針状電極などで電界が不平等なときに先端付近で局所的に起こる放電をコロナ放電と呼びます。

正解：C．グロー放電

数百パスカル程度の低圧気体中で起こる微光を伴う放電をグロー放電と呼びネオンサインなどに利用されます。

正解：A．アーク放電

放電電流が増加して強い光と高熱を発する放電をアーク放電と呼び溶接や蛍光管に利用されます。

正解：B．一次電圧と二次電圧の比は巻数比に等しい

変圧器の一次電圧と二次電圧の比は一次巻線と二次巻線の巻数比にほぼ等しくなります。

正解：C．無負荷損

負荷の有無に関わらず発生し大部分がヒステリシス損や渦電流損などの鉄損であるものを無負荷損と呼びます。

正解：C．鉄心内部に発生する渦電流を流れにくくして渦電流損を防ぐため

鉄心を積層構造にして層間を絶縁するのは渦電流を積層方向に流れにくくして渦電流損を減らすためです。

正解：D．銅損

負荷電流が流れることで巻線の抵抗によって発生する熱損失を銅損と呼び負荷損の大部分を占めます。

正解：C．各変圧器の定格容量が完全に一致していること

並列運転の条件に極性や巻数比やインピーダンス電圧の一致はありますが定格容量が完全に一致している必要はありません。

正解：B．引火点が高く凝固点が低いこと

絶縁油は安全で安定した運用のため引火点が高く凝固点が低いものが求められます。

正解：C．回転磁界

固定子の各コイルに位相の異なる三相交流を流すことで周囲に回転磁界が発生し回転子を回します。

正解：B．120と周波数の積を極数で割った値

同期速度は120に交流の周波数を掛けたものを固定子の極数で割ることで求められます。

正解：B．極数が多いほど回転速度は遅くなる

同期速度の公式から極数が分母にあるため極数が多くなるほど回転速度は遅くなります。

正解：B．滑り

回転子は回転磁界である同期速度よりもいくらか遅い速度で回転しこの差を滑りと呼びます。

正解：B．オームの法則

電流が電圧に比例し抵抗に反比例するという関係をオームの法則と呼びます。

正解：C．各抵抗の値を単純に足し合わせる

直列接続の合成抵抗は各抵抗の値をすべて加算することで求められます。

正解：B．各抵抗の逆数の和を求めその逆数を合成抵抗とする

並列接続の場合の合成抵抗の逆数は各抵抗の逆数の和となるためこの計算を用います。

正解：B．各抵抗に流れる電流は等しく電圧は抵抗値に比例して分圧される

直列回路では回路全体で電流は一定であり電圧は各抵抗の大きさに比例して分圧されます。

正解：B．各抵抗に加わる電圧は等しく電流は抵抗値に反比例して分流する

並列回路では各抵抗にかかる電圧は一定であり電流は抵抗値に反比例して分流します。

正解：C．負荷に対して並列に接続し内部抵抗は非常に大きい

電圧計は負荷と並列に接続し測定回路に影響を与えないよう内部抵抗は非常に大きく作られています。

正解：B．負荷に対して直列に接続し内部抵抗は非常に小さい

電流計は負荷と直列に接続し電流の流れを妨げないよう内部抵抗は非常に小さく作られています。

正解：C．時間的な変化の度合いを読み取りやすく直感的に判断できる

変化の度合いを直感的に読み取りやすいのは指針が動くアナログ式計器の長所です。

正解：A．内部抵抗による電圧降下が生じ端子電圧は起電力より小さくなる

電池に電流が流れると電池自身の内部抵抗によって電圧降下が起こり端子電圧は下がります。

正解：B．回路内の任意の分岐点に流れ込む電流の和は流れ出る電流の和に等しい

キルヒホッフの第1法則は電流の連続性を示し分岐点での電流の出入りの和が等しいことを表します。

正解：A．回路内の任意の閉回路において起電力の和と電圧降下の和は等しい

キルヒホッフの第2法則は閉回路における電圧のつり合いを示しており起電力の総和と電圧降下の総和が等しくなります。

正解：A．電圧と電流の積

電力は電圧と電流を掛け合わせたものであり単位にはワットが用いられます。

正解：D．1キロワットの電力を1時間使用したときの電力量

1キロワット時は1000ワットの電力を1時間使い続けた際の電気エネルギーの総量です。

正解：C．電流の2乗と抵抗に比例する

ジュール熱は電流の2乗と導体の抵抗および電流を流した時間に比例して大きくなります。

正解：D．接触部分を強く押し付けて接触面積を広げている

接触面積を広げると電流が流れやすくなるため接触抵抗は小さくなります。

正解：B．2つの磁極間の距離の2乗に反比例する

磁極間にはたらく力は両磁極の磁気量の積に比例し距離の2乗に反比例します。

正解：C．右ねじの法則

電流の向きをねじの進む向きに合わせたときにねじを回す向きに磁界ができることを右ねじの法則といいます。

正解：B．磁力線同士は途中で交差したり枝分かれしたりする

磁力線はその点での磁界の向きを示すため交差したり枝分かれしたりすることはありません。

正解：D．フレミングの左手の法則

左手の中指を電流、人差し指を磁界の向きに合わせたときの親指が電磁力の向きを示すのがフレミングの左手の法則です。

正解：C．電流の向き

左手の法則では中指が電流の向き、人差し指が磁界の向き、親指が電磁力の向きを表します。

正解：B．電磁誘導

磁束の変化によって起電力が発生し電流が流れる現象を電磁誘導と呼びます。

正解：D．レンツの法則

誘導起電力がコイルを貫く磁束の変化を妨げる向きに発生することをレンツの法則といいます。

正解：B．コイルを貫く磁束の単位時間あたりの変化に比例する

誘導起電力の大きさはコイルの巻数と単位時間あたりの磁束の変化量の積によって決まります。

正解：C．フレミングの右手の法則

右手の中指が誘導起電力、人差し指が磁界、親指が導体の動く向きを示すのがフレミングの右手の法則です。

正解：D．導体の動く向き

右手の法則では親指は導体の動く向きを表し発電機などの原理を説明するのに用いられます。

正解：C．自己誘導

自身の電流変化によって自分自身に起電力が発生する現象を自己誘導と呼びます。

正解：C．コイルの巻数の2乗に比例する

自己インダクタンスはコイルの巻数の2乗に比例し磁路の長さに反比例します。

正解：B．相互誘導

一方のコイルの磁束変化が他方のコイルを貫くことで起電力が発生する現象を相互誘導と呼びます。

正解：D．結合係数

2つのコイルの電磁的な結合の度合いを示し漏れ磁束が増えると1より小さくなるものを結合係数と呼びます。

正解：C．ヘンリー

自己インダクタンスも相互インダクタンスも単位にはヘンリーが用いられます。

正解：C．クーロンの法則

静電気力に関するクーロンの法則は重力などと同様に逆2乗の法則に従うことを示しています。

正解：A．静電誘導

導体内の自由電子が帯電体の電荷に引き寄せられたり反発したりして電荷の偏りが生じる現象を静電誘導と呼びます。

正解：C．導体表面に対して常に平行に存在する

電気力線は導体表面に対して垂直に出入りし導体の内部には存在しないという性質があります。

正解：D．電荷量は電位差に比例する

コンデンサに蓄えられる電荷量は静電容量と電位差の積で表され電位差に比例して大きくなります。

正解：D．ファラド

静電容量の単位にはファラドが用いられ1ボルトで1クーロン蓄えられる大きさを1ファラドとします。

正解：B．各静電容量の逆数の和を求めその逆数とする

コンデンサの直列接続の合成静電容量は抵抗の並列接続と同じように逆数の和の逆数で計算します。

正解：C．各コンデンサの静電容量を単純に足し合わせる

コンデンサの並列接続では極板の面積が広がるのと同じ効果があるため各静電容量の和となります。

正解：D．可動コイル形計器

可動コイル形計器は永久磁石の磁界とコイルに流れる電流による電磁力を利用した直流専用の計器です。

正解：B．目盛の間隔が常に一定である等分目盛である

可動コイル形計器は駆動トルクが電流に比例するため目盛は等間隔の等分目盛となります。

正解：C．磁界内の鉄片に働く磁力を利用する交流用計器

可動鉄片形計器は磁化された鉄片同士の反発力を利用し主に商用周波数の交流測定に用いられます。

正解：A．ダイオードなどで交流を直流に変換し可動コイル形計器で指示させる

整流形計器は交流を直流に直して測定するため交流専用の計器として使用されます。

正解：B．高周波電流に対して誤差が少なく高周波電流計として広く使われる

熱電形計器はゼーベック効果による起電力を利用し高周波電流の測定に適しています。

正解：D．誘導形計器

誘導形計器は交流で生じる移動磁界を利用するため、交流専用の計器です。

正解：C．可動コイル形計器

永久磁石と円筒鉄心を図案化した記号は永久磁石可動コイル形計器を表しています。

正解：B．非接地側の電線1本のみを挟み込む

負荷電流を測定する場合は磁場が打ち消し合わないように必ず1本の電線だけをクランプで挟み込みます。

正解：B．非接地側と接地側の電線2本を一緒に挟み込む

漏れ電流を測定する場合は行きと帰りの電流の差分から漏れを検知するため2本の電線を一緒に挟み込みます。

正解：A．正弦波以外の歪んだ波形や微小な漏れ電流も正確に測定できる

真の実効値方式は微小な時間ごとに電流を測定して実効値を直接算出するため波形の歪みに影響されず正確です。

正解：D．交流の実効値

交流の大きさはなす仕事量で決められた実効値で表されるため100Vは実効値を示しています。

正解：B．141V

正弦波交流の最大値は実効値のルート2倍となるため約1.41を掛けて141Vとなります。

正解：B．0.637

正弦波交流の半周期の平均値は最大値にパイ分の2を掛けたものであり約0.637倍となります。

正解：A．電圧と電流の位相に差が生じる

抵抗以外の要素が加わることで電圧と電流の波形にズレが生じこれを位相差と呼びます。

正解：B．電圧と電流の大きさと位相差の方向を同時に扱うため

交流回路では位相差があるため大きさと方向を同時に表せるベクトルを用いることで計算が可能になります。

正解：C．送電線に流れる電流を小さくして電力の損失を減らすため

送電電力が同じ場合電圧を高くすると電流が小さくなるため送電線の抵抗によるジュール熱の損失を減らすことができます。

正解：B．左手は電動機の原理を右手は発電機の原理を示す

左手は磁界中の電流が受ける力を示すため電動機に、右手は磁界中を動く導体に生じる起電力を示すため発電機に対応します。

正解：C．二次側の電圧が同相で加わり短絡状態となって巻線を焼損する

極性を誤って逆に接続すると大きな循環電流が流れ短絡状態となって危険です。

正解：C．内部の電界は常にゼロになる

静電誘導によって導体表面に電荷が分布すると内部の電界を打ち消すため導体内部の電界はゼロになります。

正解：D．IにR2を掛けR1とR2の和で割ったもの

並列回路の分流では、求めたい枝とは反対側の抵抗値を2つの抵抗値の和で割った比率に総電流を掛けます。

正解：B．回転子鉄心の周りに太い導線をかご形に配置した極めて簡単な構造である

かご形誘導電動機は回転子に導体バーを配置したシンプルで堅牢な構造が特徴です。

正解：A．電圧の実効値と電流の実効値の積

位相差がない抵抗のみの回路では直流と同様に電圧と電流の実効値の積で電力を求めることができます。

正解：C．点火源を近づけたときに燃焼が始まる最低温度

引火点とは火気などを近づけたときに蒸気が引火して燃焼を始める最低の温度を指します。

正解：B．分岐点の電流の和と閉回路の電圧のつり合いを同時に満たす

キルヒホッフの第1法則と第2法則を組み合わせることで複雑な回路の電流や電圧を求める方程式が作れます。