第一種電気工事士 過去問
令和7年度(2025年) 下期
問2 (一般問題 問2)
問題文
図のような直流回路において、スイッチSが開いているとき、抵抗Rの両端の電圧は36Vであった。スイッチSを閉じたときの抵抗Rの両端の電圧[V]は。
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問題
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第一種電気工事士試験 令和7年度(2025年) 下期 問2(一般問題 問2) (訂正依頼・報告はこちら) (新しいタブで開く)
図のような直流回路において、スイッチSが開いているとき、抵抗Rの両端の電圧は36Vであった。スイッチSを閉じたときの抵抗Rの両端の電圧[V]は。
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この過去問の解説 (3件)
01
直流回路に関する計算問題です。
回路計算はパズルのような問題が多く、
"AがわかったからBもわかって、BがわかったからCもわかるから、答えはこうなる"
といった問題がよく見受けられます。
この場合も例外であありません。
【考え方】
・スイッチSが開いているとき
1. 抵抗Rに36Vの電圧がかかっていることから、2Ωの抵抗には60-36=24Vの電圧がかかっている。(キルヒホッフの電圧則)
2. 2Ωの抵抗に24Vの電圧がかかっていることから、回路には24/2=12Aの電流が流れている。(オームの法則)
3. 12Aの電流はRにも流れており、そこに36Vの電圧がかかっていることから、RはR=36/12=3Ωであるとわかる。(オームの法則)
・スイッチSを閉じたとき
1. 回路右側は、6ΩとR=3Ωの抵抗が並列につながっていることから、並列部分の合成抵抗は(6×3)/(6+3)=2Ωとなる。この計算式は、いわゆる和分の積で、並列部分の抵抗値の積/和で合成抵抗値が求まる。これは、3つ以上並列になっている抵抗には適用できない。
2. もともとの2Ωと、並列部分の合成抵抗の2Ωから、電圧はこれらの抵抗で均等に按分される。
3. よって、Rにかかる電圧は60×2/(2+2)=30となる。
スイッチSを閉じると、6ΩとR=3Ωは並列につながり、この並列部分の合成抵抗は2Ω。
回路全体で見ると、左側の2Ωと、右側の並列部分の合成抵抗2Ωが直列につながっている形になる。
直列回路では、電圧は抵抗の大きさに応じて分かれる。
そのため、60Vに「並列部分の抵抗2Ωが、全体の抵抗2Ω+2Ωのうち、どれだけの割合を占めるか」をかける。
つまり、60×2/(2+2)は、右側の並列部分にかかる電圧を求める式。Rはこの並列部分に含まれているため、Rにかかる電圧も30Vとなる。
【解答】
30V
正解です!
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02
直流回路の抵抗Rの両端の電圧を求める問題です。
スイッチSが開いている時の抵抗Rの両端は36Vになっています。
その時のR値は、2:R₌(60-36):36から、R=2×36/24になります。
計算するとR=3Ωとなります。
スイッチSが閉じた時は、6Ωと3Ωの合成抵抗は、和分の積より、6×3/6+3=2Ωとなります。
よって、二つの2Ωの分圧を60Vとの計算で30Vとなります。
誤:計算結果と異なります。
誤:計算結果と異なります。
誤:計算結果と異なります。
正:計算結果と合致します。
直流回路の抵抗の両端の電圧を求める問題でした。
一見すると、単純そうに見える回路ですが、スイッチの入り切りで複雑になります。
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03
この問題は、スイッチSが閉じたときの抵抗Rの両端の電圧Vを求める問題です。
順番に抵抗、電流、電圧を求めていくことで回答を導くことが出来ます。
<スイッチSが開いている時>
1.抵抗Rの値を求めます。
2.60Vー2ΩーRの直列回路のため、R両端の電圧36Vに2Ωにかかる電圧は60ー36=24V
3.オームの法則により I=V/R=24/2=12A
4.R=V/I=36/12=3Ω
<スイッチSを閉じるとき>
5.抵抗R=3Ωと6Ωが並列となります。
6.3Ωと6Ωの合成抵抗 Rp=3×6/3+6=18/9=2Ω
7.これで左側の2Ωと直列となります。
8.回路全体の抵抗は2+2=4Ω
<回路全体の電流から抵抗の並列部分にかかる電圧>
9.I=V/R=60/4=15A
10.2Ωにかかる電圧はV=IR=15×2=30V
11.Rと6Ωの並列部分にかかる電圧 60ー30=30V
12.この問題のRはこの並列部分となる為、電圧は「30V」となります。
不正解
スイッチSを閉じたときの抵抗Rの両端の電圧ではありません。
不正解
スイッチSを閉じたときの抵抗Rの両端の電圧ではありません。
不正解
スイッチSが開いている時の直列回路による電圧24Vですが、閉じている時の電圧ではありません。
正解
スイッチSを閉じたときの抵抗Rの両端の電圧[V]は30Vです。
この問題は、スイッチSを閉じたときの抵抗Rの両端の電圧[V]を求める問題でした。
<スイッチSが開いている時> Rを求める
<スイッチSを閉じるとき> Rと6Ωが並列
<回路全体の電流から抵抗の並列部分にかかる電圧> Rの電圧
それぞれの区分で見ると、分かりやすいと思います。
合成抵抗の求め方、オームの法則を覚えておくと良いでしょう。
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