第二種電気工事士筆記試験解答・解説【令和2年度下期(午後) 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(午後) 問1~10」について解説する。





問1

図のような直流回路で、$\mathrm{a-b}$間の電圧$[\mathrm{V}]$は。

 

 

イ.$10$  ロ.$20$  ハ.$30$  ニ.$40$

 

解説

回路全体の電圧は、2つの電源電圧を合わせた値になるので

$$100+100=200\mathrm{V}$$

 

$\mathrm{b}$点の電位は、分圧の式より、

$$\frac{30}{20+30}\times200=120\mathrm{V}$$

 

$\mathrm{a-b}$間の電位差を求めるので、

$$120-100=\boldsymbol{20\mathrm{V}}$$

 

 

よって「ロ」が正解となる。

 

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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$100\mathrm{m}$,$\mathrm{B}$は直径$3.2\mathrm{mm}$,長さ$50\mathrm{m}$である。

$\mathrm{A}$の抵抗は$\mathrm{B}$の抵抗の何倍か。

イ.$1$  ロ.$2$  ハ.$4$  ニ.$8$

 

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、

$$\begin{align*}
\mathrm{A}&:\frac{4\rho\times100}{\pi\times(1.6\times10^{-3})^2}=\frac{400\rho}{2.56\pi}\times10^6\\\\
\mathrm{B}&:\frac{4\rho\times50}{\pi\times(3.2\times10^{-3})^2}=\frac{200\rho}{10.24\pi}\times10^6
\end{align*}$$

 

2つの抵抗の比を求めると

$$\frac{\displaystyle{\frac{400\rho}{2.56\pi}\times10^6}}{\displaystyle{\frac{200\rho}{10.24\pi}\times10^6}}=\boldsymbol{8}$$

 

よって「ニ」が正解となる。

 

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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$10\mathrm{A}$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.$72$  ロ.$144$  ハ.$288$  ニ.$576$

 

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、

$$W=10^2\times0.2\times3600=72000[\mathrm{J}]\rightarrow\boldsymbol{72[\mathrm{kW}]}$$

 

よって「イ」が正解となる。

 

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類題

 

問4

図のような交流回路で、電源電圧$204\mathrm{V}$,抵抗の両端の電圧が$180\mathrm{V}$,リアクタンスの両端の電圧が$96\mathrm{V}$であるとき、負荷の力率$[\%]$は。

 

 

イ.$35$  ロ.$47$  ハ.$65$  ニ.$88$

 

解答

抵抗とコイルが直列接続された回路の力率は、

$$\cos\theta=\frac{V_R}{V}=\frac{180}{204}\fallingdotseq0.88$$

 

力率の単位はパーセントなので、$0.88\times100=\boldsymbol{88\%}$

 

よって「ニ」が正解となる。

 

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類題

 

問5

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$15\mathrm{A}$の電流が流れた。

線間電圧$E[\mathrm{V}]$は。

 

 

 

イ.$150$  ロ.$212$  ハ.$260$  ニ.$300$

 

解説

図の$\mathrm{Y}$結線の抵抗負荷で、線電流を$I_\mathrm{l}[\mathrm{A}]$,相電流を$I_\mathrm{p}[\mathrm{A}]$,相電圧を$E_\mathrm{p}[\mathrm{V}]$とした場合、$I_\mathrm{p}=I_\mathrm{l}=15\mathrm{A},\ E=\sqrt{3}E_\mathrm{p}[\mathrm{V}]$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、

$$\begin{align*}
E&=\sqrt{3}RI_\mathrm{p}\\\\
&\fallingdotseq1.73\times10\times15\\\\
&=259.5\mathrm{V}\\\\
&\rightarrow\boldsymbol{260\mathrm{V}}
\end{align*}$$

 

よって「ハ」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$12\mathrm{m}$の配線により、消費電力$1600\mathrm{W}$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$5.0\Omega$とする。

イ.$1$  ロ.$2$  ハ.$3$  ニ.$4$

 

 

解説

回路に流れる電流$I$は

$$I=\frac{1600}{100}=16\mathrm{A}$$

 

また、$12\mathrm{m}$の電線1本の電気抵抗は、

$$\frac{5.0}{1000}\times12=0.06\Omega$$

 

単相2線式回路の電圧降下$V$は、

$$V=2rl=2\times0.06\times16=1.92\rightarrow\boldsymbol{2\mathrm{V}}$$

 

よって「ロ」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$0.1\Omega$,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、

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

 

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、管内に断面積$3.5\mathrm{mm^2}$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.$23$  ハ.$31$  ニ.$49$

 

解説

電技解釈第146条により、断面積$3.5\mathrm{mm^2}$の単線の許容電流は$37\mathrm{A}$なので、この電流値に電流減少係数をかけると、

$$37\times0.63=23.31\mathrm{A}$$

 

電線の許容電流は7捨8入するので、

$$23.31\rightarrow\boldsymbol{23}\mathrm{A}$$

 

よって「ロ」が正解となる。

 

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類題

 

問9

定格電流$12\mathrm{A}$の電動機$5$台が接続された単相2線式の低圧屋内幹線がある。

この幹線の太さを決定するための根拠となる電流の最小値$[\mathrm{A}]$は。

ただし、需要率は$80\%$とする。

イ.$48$  ロ.$60$  ハ.$66$  ニ.$75$

 

解説

電動機の定格電流の合計$I_\mathrm{M}$は、

$$I_\mathrm{M}=12\times5=60\mathrm{A}$$

 

その他の負荷の定格電流の合計$I_\mathrm{H}$は、

$$I_\mathrm{H}=0\mathrm{A}$$

 

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、$I_\mathrm{H}<I_\mathrm{M}$で$I_\mathrm{M}\leq 50\mathrm{A}$の場合、$I_\mathrm{W}=1.25I_\mathrm{M}+I_\mathrm{H}$となる。

需要率が$80\%$であることも考慮すると、$I_\mathrm{W}$は、

$$I_W=0.8\left(1.25\times60+0\right)=\boldsymbol{60\mathrm{A}}$$

 

よって「ロ」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

 

$40\mathrm{A}$分岐回路では、

  • 電線の太さ$8\mathrm{mm^2}$以上
  • コンセントの定格電流は$30\mathrm{A}$以上$40\mathrm{A}$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「ハ」が正解である。

 

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