【4類】ミニテスト

【4類】交流回路と電磁気 ミニテスト(10問)

交流回路と電磁気 ミニテスト(10問)

交流回路の実効値・インピーダンス・力率、電磁誘導・フレミングの法則・コンデンサに関する確認テストです。

元の記事で復習したい方はこちら:
交流回路の基礎
電磁気の基礎


【第1問】

交流の実効値について、正しいものはどれか。

(1)実効値は最大値と同じである
(2)実効値は最大値の約1/√2(約0.707倍)である
(3)実効値は最大値の2倍である
(4)実効値は最大値の1/2である

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正解:(2)
交流の実効値は最大値の1/√2(約0.707倍)です。家庭のコンセントの「100V」は実効値であり、最大値は約141Vです。実効値は「直流に換算したときに同じ電力を消費する値」です。


【第2問】

インピーダンスの説明として、正しいものはどれか。

(1)直流回路における抵抗と同じ概念である
(2)交流回路における電流の流れにくさを表す量で、単位はΩである
(3)交流回路における電力を表す量で、単位はWである
(4)交流回路における周波数を表す量で、単位はHzである

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正解:(2)
インピーダンス(Z)は交流回路における電流の流れにくさを表す量で、単位はΩ(オーム)です。抵抗(R)だけでなく、コイルのリアクタンス(XL)やコンデンサのリアクタンス(XC)も含む総合的な値です。


【第3問】

力率(cosθ)の説明として、正しいものはどれか。

(1)力率は常に1である
(2)力率は電圧と電流の位相差のcosで、皮相電力に対する有効電力の割合を表す
(3)力率は交流の周波数を表す
(4)力率が小さいほど効率がよい

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正解:(2)
力率(cosθ)は皮相電力(VA)に対する有効電力(W)の割合を表します。力率1(100%)が最も効率がよく、力率が小さいほど無効電力が大きくなり効率が悪くなります。抵抗だけの回路では力率は1です。


【第4問】

コイルに交流を流したとき起きる現象として、正しいものはどれか。

(1)電流が電圧より90°進む
(2)電流が電圧より90°遅れる
(3)電流と電圧は常に同位相である
(4)周波数が高くなるほどリアクタンスが小さくなる

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正解:(2)
コイル(インダクタンス)に交流を流すと、電流が電圧より90°遅れます。コイルのリアクタンスXL = 2πfLなので、周波数(f)が高くなるほどリアクタンスが大きくなり、電流が流れにくくなります。


【第5問】

コンデンサに交流を流したとき起きる現象として、正しいものはどれか。

(1)電流が電圧より90°遅れる
(2)電流が電圧より90°進む
(3)周波数が高くなるほどリアクタンスが大きくなる
(4)直流も交流も同じように流れる

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正解:(2)
コンデンサに交流を流すと、電流が電圧より90°進みます。コンデンサのリアクタンスXC = 1/(2πfC)なので、周波数が高くなるほどリアクタンスが小さくなり、交流は流れやすくなります。直流はコンデンサを通過できません。


【第6問】

電磁誘導の法則(ファラデーの法則)の説明として、正しいものはどれか。

(1)電流が流れると周囲に磁界が発生する
(2)磁界の中で導体を動かすと起電力(電圧)が発生する
(3)電流が流れると導体に力が働く
(4)磁石を近づけると導体の温度が上がる

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正解:(2)
電磁誘導は、コイルを貫く磁束が変化すると起電力(電圧)が発生する現象です。磁界の中で導体を動かしたり、コイルに対して磁石を近づけたり遠ざけたりすると電圧が生じます。発電機の原理です。(1)はアンペールの法則、(3)はフレミングの左手の法則に関する記述です。


【第7問】

フレミングの左手の法則で求められるものはどれか。

(1)電流の方向
(2)磁界の方向
(3)導体に働く力の方向
(4)起電力の大きさ

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正解:(3)
フレミングの左手の法則は「磁界の中で電流が流れている導体に働く力の方向」を求めます。左手の人差し指=磁界、中指=電流、親指=力の方向。モーターの原理です。発電機の原理であるフレミングの右手の法則と混同しないよう注意。


【第8問】

コンデンサの性質として、誤っているものはどれか。

(1)電荷を蓄えることができる
(2)直流を通さない
(3)静電容量の単位はF(ファラド)である
(4)極板の面積が小さいほど静電容量が大きくなる

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正解:(4)
コンデンサの静電容量は極板の面積が大きいほど大きくなり、極板間の距離が小さいほど大きくなります。(4)は逆です。C = εS/d(ε:誘電率、S:面積、d:距離)の関係を覚えましょう。


【第9問】

RLC直列回路で共振が起きる条件として、正しいものはどれか。

(1)R = 0のとき
(2)XL = XC のとき(誘導リアクタンス = 容量リアクタンス)
(3)電流がゼロになるとき
(4)力率がゼロになるとき

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正解:(2)
直列共振はXL = XC(コイルのリアクタンスとコンデンサのリアクタンスが等しくなる)のときに起きます。このとき、インピーダンスが最小(Z = R)となり、電流が最大に流れます。力率は1(最大効率)です。


【第10問】

皮相電力・有効電力・無効電力の関係として、正しいものはどれか。

(1)有効電力 = 皮相電力 × cosθ
(2)有効電力 = 皮相電力 ÷ cosθ
(3)無効電力 = 皮相電力 × cosθ
(4)皮相電力 = 有効電力 × 無効電力

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正解:(1)
有効電力(W)= 皮相電力(VA)× cosθ(力率)です。無効電力(var)= 皮相電力 × sinθ。三者の関係は 皮相電力² = 有効電力² + 無効電力² です。


おつかれさまでした!

10問中何問正解できましたか?間違えた問題は、元の記事に戻って復習しましょう。

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