第二種電気工事士筆記試験解答・解説【平成30年度下期 問1~10】

本記事では、第二種電気工事士筆記試験のうち「平成30年度下期 問1~10」について解説する。





問1

図のような回路で、端子$\mathrm{a-b}$間の合成抵抗$[\Omega]$は。

 

 

イ.$1$  ロ.$2$  ハ.$3$  ニ.$4$

 

解説

合成抵抗の計算の問題である。

 

まず、下図の枠①で囲った部分の計算をすると、$2\Omega$が並列で2つあるから、合成抵抗は、

$$\frac{2\times2}{2+2}=1\Omega$$

 

次に、下図の枠②で囲った部分の計算をすると、$3\Omega$と$6\Omega$が並列であるから、合成抵抗は、

$$\frac{3\times6}{3+6}=2\Omega$$

 

 

したがって、枠2つの直列になっている部分の合成抵抗は、

$$1+2=3\Omega$$

 

 

最後に、上の$6\Omega$との合成抵抗を求めると、

$$\frac{6\times3}{6+3}=2\Omega$$

 

 

よって「ロ」が正解である。

 

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類題

 

問2

図のような交流回路において、抵抗$12\Omega$の両端の電圧$V[\mathrm{V}]$は。

イ.$86$  ロ.$114$  ハ.$120$  ニ.$160$

 

解説

回路のインピーダンス$Z[\Omega]$は、

$$Z=\sqrt{12^2+16^2}=20\Omega$$

 

回路に流れる電流$I$は、

$$I=\frac{V}{Z}=\frac{200}{20}=10\mathrm{A}$$

 

$12\Omega$の抵抗の両端の電圧は、

$$V=IR=10\times12=\boldsymbol{120\mathrm{V}}$$

 

よって「ハ」が正解となる。

 

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類題

 

問3

直径$2.6\mathrm{mm}$,長さ$10\mathrm{m}$の銅導線と抵抗値が最も近い同材質の銅導線は。

イ.直径$1.6\mathrm{mm}$,長さ$20\mathrm{m}$

ロ.断面積$8\mathrm{mm^2}$,長さ$10\mathrm{m}$

ハ.直径$3.2\mathrm{mm}$,長さ$5\mathrm{m}$

ニ.断面積$5.5\mathrm{mm^2}$,長さ$10\mathrm{m}$

 

解説

抵抗率$\rho[\mathrm{\Omega\cdot mm^2/m}]$,長さ$l[\mathrm{m}]$,断面積$A[\mathrm{mm^2}]$とした場合、銅導線の抵抗$R[\Omega]$は、

$$R=\frac{\rho l}{A}[\Omega] ・・・(1)$$

 

断面積$A[\mathrm{mm^2}]$を直径$D[\mathrm{mm}]$の円とした場合、$A[\mathrm{mm^2}]$は、

$$A=\rho\frac{\pi D^2}{4}[\mathrm{mm^2}] ・・・(2)$$

 

$(2)$式を$(1)$式へ代入すると、

$$R=\frac{4\rho l}{\pi D^2}[\Omega] ・・・(3)$$

 

問題の銅導線の抵抗$R[\Omega]$は、$(3)$式より、

$$R=\frac{10\rho\times10}{\pi\times2.6^2}=1.88\rho[\Omega]$$

 

一方、イ・ロ・ハ・ニの抵抗値$R_1,\ R_2,\ R_3,\ R_4[\Omega]$は、

$$\begin{cases}
R_1&=\displaystyle{\frac{10\rho\times20}{\pi\times1.6^2}}&\fallingdotseq9.95\rho[\Omega]\\\\
R_2&=\displaystyle{\frac{10\rho}{8}}&=1.25\rho[\Omega]\\\\
R_3&=\displaystyle{\frac{4\rho\times5}{\pi\times3.2^2}}&\fallingdotseq0.622\rho[\Omega]\\\\
R_4&=\displaystyle{\frac{10\rho}{5.5}}&\fallingdotseq1.82\rho[\Omega]\end{cases}$$

 

以上の結果より、$\boldsymbol{R_4=1.82\rho\Omega}$が最も近い値となる。

よって「ニ」が正解となる。

 

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類題

 

問4

電熱器により、$60\mathrm{kg}$の水の温度を$20\mathrm{K}$上昇させるのに必要な電力量$[\mathrm{kW\cdot h}]$は。

ただし水の比熱は$4.2\mathrm{kJ/\left(kg\cdot K\right)}$とし,熱効率は$100\%$とする。

イ.$1.0$  ロ.$1.2$  ハ.$1.4$  ニ.$1.6$

 

解説

水の比熱は$4.2\mathrm{kJ/\left(kg\cdot K\right)}$であるから、電熱器による電力量$[\mathrm{kJ}]$は、

$$60\times20\times4.2=5040\mathrm{kJ}$$

 

$1\mathrm{h}$(時間)は$3600$秒であるから、$3600\mathrm{J}=1\mathrm{W\cdot h}$と換算可能であるから、求める電力量$[\mathrm{kW\cdot h}]$は、

$$5040\mathrm{kJ}=\frac{5040}{3600}=\boldsymbol{1.4\mathrm{kW\cdot h}}$$

 

よって、「ハ」が正解となる。

 

類題

 

問5

図のような三相3線式回路に流れる電流$I[\mathrm{A}]$は。

 

 

イ.$8.3$  ロ.$11.6$  ハ.$14.3$  ニ.$20.0$

 

解説

回路の一相当たりの電圧$E$は、

$$E=\frac{200}{\sqrt{3}}=115.5\mathrm{V}$$

 

また、回路の一相当たりのインピーダンス$Z[\Omega]$は、

$$Z=\sqrt{8^2+6^2}=10\Omega$$

 

一相に流れる相電流$I_p$は、

$$I_p=\frac{E}{Z}=\frac{115.5}{10}=12.12\mathrm{A}$$

$\mathrm{Y}$回路の線電流$I$は相電流$I_p$と等しいので、

$$I=I_p=11.55\fallingdotseq\boldsymbol{11.6\mathrm{A}}$$

 

よって「ロ」が正解となる。

 

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類題

 

 

問6

図のように、電線のこう長$8\mathrm{m}$の配線により、消費電力$2000\mathrm{W}$の抵抗負荷に電力を供給した結果、負荷の両端の電圧は$100\mathrm{V}$であった。

配線における電圧降下$[\mathrm{V}]$は。

ただし、電線の電気抵抗は長さ$1000\mathrm{m}$当たり$3.2\Omega$とする。

 

 

イ.$1$  ロ.$2$  ハ.$3$  ニ.$4$

 

解説

回路に流れる電流$I$は

$$I=\frac{2000}{100}=20\mathrm{A}$$

 

また、$8\mathrm{m}$の電線1本の電気抵抗は、

$$\frac{3.2}{1000}\times8=0.0256\Omega$$

 

単相2線式回路の電圧降下は、

$$V=2rl=2\times0.0256\times20=1.024\rightarrow\boldsymbol{1\mathrm{V}}$$

 

よって「イ」が正解となる。

 

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問7

図のような単相3線式回路において、電線1線当たりの抵抗が$0.1\Omega$のとき、$\mathrm{a-b}$間の電圧$[\mathrm{V}]$は。

 

 

イ.$102$  ロ.$103$  ハ.$104$  ニ.$105$

 

解説

図の左端の端子に点$\mathrm{A}$および点$\mathrm{B}$を定めて、電線1線当たりの抵抗を$r[\Omega]$とする。

また、抵抗負荷に流れる電流をそれぞれ$I_1[\mathrm{A}],\ I_2[\mathrm{A}]$とする。

 

 

点$\mathrm{A-B}$間の電圧降下$v_{\mathrm{AB}}[\mathrm{V}]$は、

$$\begin{align*}
v_{\mathrm{AB}}&=rI_1+r\left(I_1-I_2\right)\\\\
&=0.1\times10+0.1\times\left(10-10\right)\\\\
&=1\mathrm{V}
\end{align*}$$

 

$\mathrm{a-b}$間の電圧$V_{\mathrm{ab}}[\mathrm{V}]$は、$\mathrm{A-B}$間の電圧$V_{\mathrm{AB}}=105\mathrm{V}$から電圧降下$v_{\mathrm{AB}}[\mathrm{V}]$を差し引いたものであるから、

$$\begin{align*}
V_{\mathrm{ab}}&=V_{\mathrm{AB}}-v_{\mathrm{AB}}\\\\
&=105-1\\\\
&=104\mathrm{V}
\end{align*}$$

 

よって「ハ」が正解となる。

 

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類題

 

問8

低圧屋内配線工事に使用する$600\mathrm{V}$ビニル絶縁ビニルシースケーブル丸形(銅導体)、導体の直径$2.0\mathrm{mm}$,$3$心の許容電流$[\mathrm{A}]$は。

ただし、周囲温度は$30^\circ\mathrm{C}$以下、電流減少係数は$0.70$とする。

イ.$19$  ロ.$24$  ハ.$33$  ニ.$35$

 

解説

直径$2.0\mathrm{mm}$の$600\mathrm{V}$ビニル絶縁ビニルシースケーブル丸形(銅導体)の許容電流は$35\mathrm{A}$である。

 

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電流減少係数が$0.70$であり、許容電流を求めるときは小数点第一位を7捨8入するので、電線1本当たりの許容電流$[\mathrm{A}]$は、

$$35\times0.70=24.5\mathrm{A}\rightarrow\boldsymbol{\underline{24\mathrm{A}}}$$

 

よって「ロ」が正解となる。

 

問9

図のように定格電流$125\mathrm{A}$の過電流遮断器で保護された低圧屋内幹線から分岐して、$10\mathrm{m}$の位置に過電流遮断器を施設するとき、$\mathrm{a-b}$間の電線の許容電流の最小値$[\mathrm{A}]$は。

 

 

イ.$44$  ロ.$57$  ハ.$69$  ニ.$89$

 

解説

幹線の過電流遮断器の定格電流を$I_B$,分岐点から電線の許容電流を$I_W$とすると、電技解釈第149条により、分岐回路の過電流遮断器を分岐点から$8\mathrm{m}$を超える位置に施設する場合は、$I_W$を$I_B$の$\boldsymbol{55\%}$以上にしなければならない。

 

上記より、許容電流の最小値は、

$$0.55\times125=68.75\rightarrow\boldsymbol{69\mathrm{A}}$$

 

よって「ハ」が正解となる。

 

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問10

低圧屋内配線の分岐回路の設計で、配線用遮断器、分岐回路の電線の太さ及びコンセントの組合せとして、適切なものは。

ただし,分岐点から配線用遮断器までは$3\mathrm{m}$,配線用遮断器からコンセントまでは$8\mathrm{m}$とし、電線の数値は分岐回路の電線(軟銅線)の太さを示す。

また、コンセントは兼用コンセントではないものとする。

 

 

解説

電技解釈第149条により、$20\mathrm{A}$分岐回路では、

  • 電線の太さ$1.6\mathrm{mm}$(または$2.0\mathrm{mm^2}$)以上
  • コンセントの定格電流は$20\mathrm{A}$以下

 

$30\mathrm{A}$分岐回路では、

  • 電線の太さ$2.6\mathrm{mm}$(または$5.5\mathrm{mm^2}$)以上
  • コンセントの定格電流は$20\mathrm{A}$以上$30\mathrm{A}$以下

でなければならない。

 

選択肢について検証すると、

  • イは適切である。
  • ロは電線の太さが不適切である。
  • ハは定格電流$30\mathrm{A}$のコンセントなので不適切である。
  • ニは定格電流$15\mathrm{A}$のコンセントなので不適切である。

 

よって「イ」が正解である。

 

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