第二種電気工事士筆記試験解答・解説【令和2年度下期(午前) 問1~10】

本記事では、第二種電気工事士筆記試験のうち「令和2年度下期(午前) 問1~10」について解説する。





問1

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。

 

関連記事

 

類題

 

問2

$\mathrm{A,B}$ $2$本の同材質の銅線がある。$\mathrm{A}$は直径$1.6\mathrm{mm}$,長さ$20\mathrm{m}$,$\mathrm{B}$は直径$3.2\mathrm{mm}$,長さ$40\mathrm{m}$である。

$\mathrm{A}$の抵抗は$\mathrm{B}$の抵抗の何倍か。

イ.$2$  ロ.$3$  ハ.$4$  ニ.$5$

 

解説

電線の抵抗は$R=\displaystyle{\frac{4\rho L}{\pi D^2}}$で求めることができる。

各銅線の抵抗は、

$$\begin{align*}
A&:\frac{4\rho\times20}{\pi\times(1.6\times10^{-3})^2}=\frac{80\rho}{2.56\pi}\times10^6\\\\
B&:\frac{4\rho\times40}{\pi\times(3.2\times10^{-3})^2}=\frac{160\rho}{10.24\pi}\times10^6
\end{align*}$$

 

2つの抵抗の比を求めると

$$\frac{\displaystyle{\frac{80\rho}{2.56\pi}\times10^6}}{\displaystyle{\frac{160\rho}{10.24\pi}\times10^6}}=\boldsymbol{2}$$

 

よって「イ」が正解となる。

 

関連記事

 

類題

 

問3

電線の接続不良により、接続点の接触抵抗が$0.2\Omega$となった。

この電線に$15\mathrm{A}$の電流が流れると、接続点から1時間に発生する熱量$[\mathrm{kJ}]$は。

ただし、接触抵抗の値は変化しないものとする。

イ.$11$  ロ.$45$  ハ.$72$  ニ.$162$

 

解説

電線の接続点の接触抵抗を$R[\Omega]$,流れる電流を$I[\mathrm{A}]$,流れた時間を$t[\mathrm{s}]$とすると、その点に発生する熱量は$W=I^2Rt[\mathrm{J}]$で表される。

したがって、発生熱量$W$は、

$$W=15^2\times0.2\times3600=162000\mathrm{J}\rightarrow\boldsymbol{162\mathrm{kJ}}$$

よって「ニ」が正解となる。

 

関連記事

 

類題

 

問4

図のような交流回路の力率$[\%]$を示す式は。

 

 

イ.$\displaystyle{\frac{100RX}{R^2+X^2}}$  ロ.$\displaystyle{\frac{100R}{\sqrt{R^2+X^2}}}$  ハ.$\displaystyle{\frac{100X}{\sqrt{R^2+X^2}}}$  ニ.$\displaystyle{\frac{100R}{R+X}}$

 

解説

電源電圧を$V$とすると、回路に流れる電流の大きさ$I$は、

$$I=\frac{V}{\sqrt{R^2+X^2}}$$

 

また、抵抗$R$で消費される電力(有効電力)$P$は、

$$P=RI^2=\frac{RV^2}{R^2+X^2}$$

 

さらに、皮相電力(みかけの電力)$S$は、

$$S=\sqrt{R^2+X^2}I^2=\frac{\sqrt{R^2+X^2}V^2}{R^2+X^2}$$

 

力率はこの有効電力$P$と皮相電力$S$の比率であるから、回路の力率$\cos\theta[\%]$は、

$$\begin{align*}
\cos\theta&=\frac{P}{S}\times100\\\\
&=\boldsymbol{\frac{100R}{\sqrt{R^2+X^2}}}
\end{align*}$$

 

よって「ロ」が正解となる。

 

関連記事

 

類題

調査中

 

問5

定格電圧$V[\mathrm{V}]$,定格電流$I[\mathrm{A}]$の三相誘導電動機を定格状態で時間$t[\mathrm{h}]$の間、連続運転したところ、消費電力量が$W[\mathrm{kW\cdot h}]$であった。

この電動機の力率$[\%]$を表す式は。

イ.$\displaystyle{\frac{W}{3VIt}}\times10^5$  ロ.$\displaystyle{\frac{\sqrt{3}VI}{Wt}}\times10^5$  ハ.$\displaystyle{\frac{3VI}{W}}\times10^5$  ニ.$\displaystyle{\frac{W}{\sqrt{3}VIt}}\times10^5$

 

解説

三相誘導電動機の消費電力量$W$は、線間電圧を$V_l$、線電流を$I_l$,力率を$\cos\theta$,運転時間を$t[\mathrm{h}]$とすると、

$$W=\sqrt{3}V_lI_lt\cos\theta[\mathrm{W\cdot h}]\rightarrow\sqrt{3}V_lI_lt\cos\theta\times10^{-3}[\mathrm{kW\cdot h}]$$

 

上式より、

$$\cos\theta=\frac{W}{\sqrt{3}\times VIt\times10^{-3}}=\frac{W}{\sqrt{3}VIt}\times10^3$$

 

上式を$\%$で表すと

$$\frac{W}{\sqrt{3}VIt}\times10^3\times10^2=\boldsymbol{\frac{W}{\sqrt{3}VIt}\times10^5[\%]}$$

 

よって「ニ」が正解となる。

 

類題

 

 

問6

図のような三相3線式回路で、電線1線当たりの抵抗が$r[\Omega]$,線電流が$I[\mathrm{A}]$のとき、この電線路の電力損失$[\mathrm{W}]$を示す式は。

 

イ.$\sqrt{3}I^2r$  ロ.$3Ir$  ハ.$3I^2r$  ニ.$\sqrt{3}Ir$

 

解説

1線に流れる電流が$I[\mathrm{A}]$であるとき、三相3線式では線が3本となるため、全体の電力損失$P_\mathrm{l}[\mathrm{W}]$は1線の電力損失$I^2r$の3倍となり、

$$P_\mathrm{l}=\boldsymbol{3I^2r[\mathrm{W}]}$$

 

よって「ハ」が正解となる。

 

関連記事

 

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$15\mathrm{A}$のとき、この電線路の電力損失$[\mathrm{W}]$は。

 

 

イ.$45$  ロ.$60$  ハ.$90$  ニ.$135$

 

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、

$$\begin{align*}
W&=0.1\times15^2+0.1\times15^2\\\\
&=22.5+22.5\\\\
&=\boldsymbol{45\mathrm{W}}
\end{align*}$$

 

よって「イ」が正解となる。

 

関連記事

 

類題

 

問8

金属管による低圧屋内配線工事で、管内に断面積$5.5\mathrm{mm^2}$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.$19$  ロ.$24$  ハ.$31$  ニ.$49$

 

解説

断面積$5.5\mathrm{mm^2}$の$600\mathrm{V}$ビニル絶縁電線(軟銅線)の許容電流は$49\mathrm{A}$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、

$$49\times0.63=30.87\mathrm{A}\rightarrow\boldsymbol{31\mathrm{A}}$$

 

よって「ハ」が正解となる。

 

関連記事

 

類題

 

問9

図のように、三相の電動機と電熱器が低圧屋内幹線に接続されている場合、幹線の太さを決める根拠となる電流の最小値$[\mathrm{A}]$は。

ただし、需要率は$100\%$とする。

 

 

イ.$95$  ロ.$103$  ハ.$115$  ニ.$255$

 

解説

電技・解釈第148条により、幹線の太さを決める根拠となる電流の最小値$I_\mathrm{W}$を求める式は、下表のとおりとなる。

 

定格電流の合計比較許容電流
$I_\mathrm{H}\geq I_\mathrm{M}$の場合$I_\mathrm{W}\geq I_\mathrm{M}+I_\mathrm{H}$
$I_\mathrm{H}< I_\mathrm{M}$ かつ $I_\mathrm{M}> 50\mathrm{A}$の場合$I_\mathrm{W}\geq 1.1I_\mathrm{M}+I_\mathrm{H}$
$I_\mathrm{H}< I_\mathrm{M}$ かつ $I_\mathrm{M}\leq 50\mathrm{A}$の場合$I_\mathrm{W}\geq 1.25I_\mathrm{M}+I_\mathrm{H}$

 

電動機の定格電流の合計$I_\mathrm{M}$は、

$$I_\mathrm{M}=30+30+20=80\mathrm{A}$$

 

その他の負荷の定格電流の合計$I_\mathrm{H}$は、

$$I_\mathrm{H}=15\mathrm{A}$$

 

$I_\mathrm{H}<I_\mathrm{M}$で$I_\mathrm{M}> 50\mathrm{A}$の場合、表より$I_\mathrm{W}=1.1I_\mathrm{M}+I_\mathrm{H}$となるから、求める電流の最小値$I_\mathrm{W}$は、

$$I_W=1.1\times80+15=\boldsymbol{103\mathrm{A}}$$

 

よって「ロ」が正解となる。

 

関連記事

 

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

 

$50\mathrm{A}$分岐回路では、

  • 電線の太さ$14\mathrm{mm^2}$以上
  • コンセントの定格電流は$40\mathrm{A}$以上$50\mathrm{A}$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$30\mathrm{A}$のコンセントなので不適切である。
  • ロは電線の太さが不適切である。
  • ハは定格電流$15\mathrm{A}$のコンセントなので不適切である。
  • ニは適切である。

 

よって「ニ」が正解である。

 

関連記事

 

類題

 

この年度の他の問題

 

電工二種DB

技能試験 2021年度候補問題 2021年度第二種電気工事士技能試験 候補問題No.1 2021年度第二種電気工事士技能試験 候補問題No.2 2021年度第二種電気工事士技能試験 候補問題N[…]

 

第二種電気工事士技能試験の練習用セットを販売している「電材館プロ」様より、本サイトの記事を参考に技能試験対策用のオリジナル冊子を作成していただいています。

こちらの技能試験練習セットをご購入の方に無料で配布しておりますので、ぜひチェックしてみてください!