第二種電気工事士筆記試験解答・解説【平成26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26年度下期 問1~10」について解説する。





問1

消費電力が$500\mathrm{W}$の電熱器を、$1$時間$30$分使用したときの発熱量$[\mathrm{kJ}]$は。

イ.$450$  ロ.$750$  ハ.$1800$  ニ.$2700$

 

解説

消費電力$P[\mathrm{W}]$の電熱器を、$t$秒使用したときの発熱量$W[\mathrm{J}]$は、$W=Pt$で表される。

 

問題文では、使用時間は$1$時間$30$分となっているので、

$$t=\left(60+30\right)\times60=5400\mathrm{s}$$

 

したがって、発熱量$W[\mathrm{kJ}]$は、

$$W=500\times5400=2700000\mathrm{J}\rightarrow\boldsymbol{2700\mathrm{kJ}}$$

 

よって「ニ」が正解となる。

 

類題

 

問2

図のような直流回路に流れる電流$I[\mathrm{A}]$は。

 

 

イ.$1$  ロ.$2$  ハ.$4$  ニ.$8$

 

解説

次の図のように、合成抵抗を順に計算していく。

 

 

まず、①の部分の計算をすると、$4\Omega$の抵抗が並列で2つあるから、この部分の合成抵抗は$2\Omega$となる。

次に、②の部分の計算をすると、$2\Omega$の抵抗が直列で2つあるから、合成抵抗は$4\Omega$となる。

さらに、③の部分の計算をすると、$4\Omega$と$4\Omega$の抵抗が並列となっていることから、合成抵抗は$2\Omega$となる。

 

したがって、残りの$2\Omega$は直列となっているから、回路全体の合成抵抗は$4\Omega$となる。

電流$I$はオームの法則により、

$$I=\frac{16}{4}=\boldsymbol{4\mathrm{A}}$$

 

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$20\mathrm{m}$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$40\mathrm{m}$

ロ.断面積$8\mathrm{mm^2}$,長さ$20\mathrm{m}$

ハ.直径$3.2\mathrm{mm}$,長さ$10\mathrm{m}$

ニ.断面積$5.5\mathrm{mm^2}$,長さ$20\mathrm{m}$

 

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、

$$R=\frac{4\rho\times20}{\pi\times2.6^2}=3.77\rho[\Omega]$$

 

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

$$\begin{cases}
R_1&=\displaystyle{\frac{4\rho\times40}{\pi\times1.6^2}}&\fallingdotseq19.9\rho[\Omega]\\\\
R_2&=\displaystyle{\frac{20\rho}{8}}&\fallingdotseq2.5\rho[\Omega]\\\\
R_3&=\displaystyle{\frac{4\rho\times10}{\pi\times3.2^2}}&\fallingdotseq1.24\rho[\Omega]\\\\
R_4&=\displaystyle{\frac{20\rho}{5.5}}&=3.64\rho[\Omega]\end{cases}$$

 

以上の結果より、$\boldsymbol{R_4=3.64\rho\Omega}$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

図のような三相負荷に三相交流電圧を加えたとき、各線に$20\mathrm{A}$の電流が流れた。

線間電圧$E[\mathrm{V}]$は。

 

 

イ.$120$  ロ.$173$  ハ.$208$  ニ.$240$

 

解説

図の$\mathrm{Y}$結線の抵抗負荷で、線電流を$I_l[\mathrm{A}]$,相電流を$I_p[\mathrm{A}]$,相電圧を$E_p[\mathrm{V}]$とした場合、$I_p=I_l=20\mathrm{A},\ E=\sqrt{3}E_p[\mathrm{V}]$となるから、回路の抵抗を$R[\Omega]$とすると、線間電圧$E[\mathrm{V}]$は、

$$\begin{align*}
E&=\sqrt{3}RI_p\\\\
&\fallingdotseq1.73\times120\\\\
&=207.6\mathrm{V}\\\\
&\fallingdotseq\boldsymbol{208\mathrm{V}}
\end{align*}$$

 

よって「ハ」が正解となる。

 

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類題

 

問5

単相$200\mathrm{V}$の回路に、消費電力$2.0\mathrm{kW}$、カ率$80\%$の負荷を接続した場合、回路に流れる電流$[\mathrm{A}]$は。

イ.$7.2$  ロ.$8.0$  ハ.$10.0$  ニ.$12.5$

 

解説

単相交流回路の電圧を$V[\mathrm{V}]$,電流を$I[\mathrm{A}]$,力率を$\cos\theta$とすると、消費電力$P[\mathrm{W}]$は次式となる。

$$P=VI\cos\theta[W]$$

 

上式より、電流$I [A]$は、

$$I=\frac{P}{V\cos\theta}=\frac{2000}{200\times0.8}=\boldsymbol{12.5\mathrm{A}}$$

 

よって、「ニ」が正解となる。

 

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類題

調査中

 

 

問6

図のような単相3線式回路で、電線1線当たりの抵抗が$r[\Omega]$,負荷電流が$I[\mathrm{A}]$,中性線に流れる電流が$0\mathrm{A}$のとき、電圧降下$\left(V_\mathrm{s}-V_\mathrm{r}\right)[\mathrm{V}]$を示す式は。

 

 

イ.$rI$  ロ.$\sqrt{3}rI$  ハ.$2rI$  ニ.$3rI$

 

解説

図の単相3線式回路で、中性線の電流が0の場合、抵抗$r$における電圧降下は$rI$,電力損失は$2rI^2$となる。

 

したがって、電圧降下$\left(V_\mathrm{s}-V_\mathrm{r}\right)[\mathrm{V}]$は、

$$V_\mathrm{s}-V_\mathrm{r}=\boldsymbol{rI}$$

 

よって「イ」が正解となる。

 

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類題

 

問7

図のような三相3線式回路で、線電流が$10\mathrm{A}$のとき、この電線路の電力損失$[\mathrm{W}]$は。

ただし、電線1線の抵抗は$1\mathrm{m}$当たり$0.01\Omega$とする。

 

 

イ.$20$  ロ.$35$  ハ.$40$  ニ.$60$

 

解説

問題の図の三相3線式回路で、電線1線当たりの抵抗値を$r[\Omega]$,線電流を$I[\mathrm{A}]$とすると、電力損失$P[\mathrm{W}]$は、$P=3\times I^2r$である。

電線の長さは$20\mathrm{m}$であるから、その抵抗値は$r=0.01\times20=0.2\Omega$であるから、電力損失$P[\mathrm{W}]$は、

$$P=3\times10^2\times0.2=\boldsymbol{60\mathrm{W}}$$

 

よって「ニ」が正解となる。

 

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類題

 

問8

図のような単相3線式回路で、消費電力$100\mathrm{W}$,$500\mathrm{W}$の2つの負荷はともに抵抗負荷である 。

図中の×印点で断線した場合,$\mathrm{a-b}$間の電圧$[\mathrm{V}]$は。

ただし、断線によって負荷の抵抗値は変化しないものとする。

 

 

イ.$33$  ロ.$100$  ハ.$167$  ニ.$200$

 

解説

×点で断線した場合、下図のような単相$200\mathrm{V}$回路となる。

 

$\mathrm{a-b}$間の電圧$V$は分圧の式より、

$$V=\frac{100}{100+20}\times200=\frac{100}{120}\times200=\boldsymbol{167\mathrm{V}}$$

 

よって「ハ」が正解となる。

 

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問9

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)4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$0.63$とする。

イ.$17$  ロ.$22$  ハ.$30$  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$0.63$であるから、電線1本当たりの許容電流$[\mathrm{A}]$は、

$$35\times0.63=22.05\mathrm{A}\rightarrow\boldsymbol{\underline{22\mathrm{A}}}$$

 

よって「ロ」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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