第二種電気工事士筆記試験解答・解説【平成27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27年度下期　問1～10」について解説する。

目次

問1

図のような回路で、スイッチSを閉じたとき、a-b端子間の電圧[V]は。

 

 

イ．$30$　　ロ．$40$　　ハ．$50$　　ニ．$60$

 

解説

スイッチ$\mathrm{S}$が閉じた場合、下図の赤枠の抵抗が無視できる。

 

 

したがって、電源電圧$120\mathrm{V}$に対し、抵抗$50\Omega$が2つ直列になっている回路となり、$\mathrm{a-b}$端子間の電圧$V[\mathrm{V}]$は、

$$V=\frac{120}{2}=\boldsymbol{60\mathrm{V}}$$

 

よって「ニ」が正解となる。

 

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類題

 

問2

コイルに$100\mathrm{V}$，$50\mathrm{Hz}$の交流電圧を加えたら$6\mathrm{A}$の電流が流れた。

このコイルに$100\mathrm{V}$，$60\mathrm{Hz}$の交流電圧を加えたときに流れる電流$[\mathrm{A}]$は。

ただし、コイルの抵抗は無視できるものとする。

イ．$4$　　ロ．$5$　　ハ．$6$　　ニ．$7$

 

解説

コイルの自己インダクタンスを$L[\mathrm{H}]$とし、周波数$f[\mathrm{Hz}]$の交流電圧$V[\mathrm{V}]$を加えたときに流れる電流$I[\mathrm{A}]$は、

$$I=\frac{V}{2\pi fL}$$

 

上式を変形して、問題文で与えられた数値を代入すると、

$$\begin{align*}
L&=\frac{V}{2\pi fL}\\\\
&=\frac{100}{2\pi\times50\times 6}\\\\
&=\frac{1}{6\pi}
\end{align*}$$

 

したがって、$f=60\mathrm{Hz}，V=100\mathrm{V}$の場合の電流$I'[\mathrm{A}]$は、

$$I’=\frac{100}{2\pi\times60\times\displaystyle{\frac{1}{6\pi}}}=5\mathrm{A}$$

 

よって「ロ」が正解となる。

 

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類題

 

問3

抵抗率$\rho[\Omega\cdot\mathrm{m}]$ ，直径$D[\mathrm{mm}]$ ，長さ$L[\mathrm{m}]$の導線の電気抵抗$[\Omega]$を表す式は。

イ．$\displaystyle{\frac{4\rho L}{\pi D^2}\times10^6}$　　ロ．$\displaystyle{\frac{\rho L^2}{\pi D^2}\times10^6}$　　ハ．$\displaystyle{\frac{4\rho L}{\pi D}\times10^6}$　　ニ．$\displaystyle{\frac{4\rho L^2}{\pi D}\times10^6}$

 

解説

抵抗率$\rho[\Omega\cdot\mathrm{m}]$ ，直径$D[\mathrm{mm}]$ ，長さ$L[\mathrm{m}]$の導線の電気抵抗$R[\Omega]$は、

$$R=\frac{4\rho L}{\pi D^2}$$

 

問題文では、直径$D$の単位が$[\mathrm{mm}]$なので、

$$R=\frac{4\rho L}{\pi \left(D\times10^{-3}\right)^2}=\boldsymbol{\frac{4\rho L}{\pi D^2}\times10^6}$$

 

よって「イ」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$3600$秒であり、$3600\mathrm{J}=1\mathrm{W\cdot h}$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、

$$E=\frac{200}{\sqrt{3}}=115.47\mathrm{V}$$

 

一相に流れる相電流$I_p$は、

$$I_p=\frac{115.47}{10}=11.55\mathrm{A}$$

 

$\mathrm{Y}$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

図のような単相2線式回路において、$\mathrm{c -c’}$間の電圧が$99\mathrm{V}$のとき、$\mathrm{a-a’}$間の電圧$[\mathrm{V}]$は。

ただし、$r$は電線の電気抵抗$[\Omega]$とする。

 

 

イ．$102$　　ロ．$103$　　ハ．$104$　　ニ．$105$

 

解説

回路に流れる電流を図のとおり$I_1[\mathrm{A}]$，$I_2[\mathrm{A}]$と定める。

 

 

$\mathrm{a-b}$間および$\mathrm{b-b’}$間の電圧降下$[\mathrm{V}]$は、

$$\begin{cases}
\left(I_1+I_2\right)r&=\left(10+10\right)\times0.1&=2.0\mathrm{V}\\\\
I_2r&=10\times0.1&=1.0\mathrm{V}
\end{cases}$$

 

したがって、$\mathrm{a-a’}$間の電圧$[\mathrm{V}]$は、

$$2.0+1.0+99+1.0+2.0=\boldsymbol{105\mathrm{V}}$$

 

よって「ニ」が正解となる。

 

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類題

 

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$0.1\Omega$，抵抗負荷に流れる電流がともに$20\mathrm{A}$のとき、この電線路の電力損失$[\mathrm{W}]$は。

 

 

イ．$40$　　ロ．$69$　　ハ．$80$　　ニ．$120$

 

解説

図において、各抵抗負荷に流れる電流は等しいため、中性線に流れる電流は$0\mathrm{A}$となる。

 

したがって、電線路の電力損失$W[\mathrm{W}]$は、

$$\begin{align*}
W&=0.1\times20^2+0.1\times20^2\\\\
&=40+40\\\\
&=80\mathrm{W}
\end{align*}$$

 

よって「ハ」が正解となる。

 

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類題

 

問8

金属管による低圧屋内配線工事で、管内に直径$2.0\mathrm{mm}$の$600\mathrm{V}$ビニル絶縁電線（軟銅線）$5$本を収めて施設した場合、電線1本当たりの許容電流$[\mathrm{A}]$は。

ただし、周囲温度は$30^\circ\mathrm{C}$以下、電流減少係数は$0.56$とする。

イ．$15$　　ロ．$19$　　ハ．$27$　　ニ．$35$

 

解説

直径$2.0\mathrm{mm}$の$600\mathrm{V}$ビニル絶縁電線（軟銅線）の許容電流は$35\mathrm{A}$である。

 

電流減少係数が$0.56$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、

$$35\times0.56=19.6\mathrm{A}\rightarrow\boldsymbol{\underline{19\mathrm{A}}}$$

 

よって「ロ」が正解となる。

 

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類題

 

問9

図のように定格電流$60\mathrm{A}$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．$15$　　ロ．$21$　　ハ．$27$　　ニ．$33$

 

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、

$$0.55\times60=\boldsymbol{33\mathrm{A}}$$

 

よって「ニ」が正解となる。

 

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類題

 

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、

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

 

よって「ロ」が正解である。

 

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