第38回 臨床工学技士国家試験 午後 第49問
電気工学第38回午後
第38回 臨床工学技士国家試験 午後 第49問(電気工学)の正答は 4 です。コンデンサ(容量性リアクタンス)に交流を加えたときの電流最大値は Im=Vm/Xc=Vm·2πf·C。
問題
図は、交流電源の起電力の時間的変化である。この電源に0.1 nF のキャ パシタを接続したとき、流れる電流の最大値[mA]に最も近いのはどれか。
- 1. 5
- 2. 0 時間[ms] 電圧[V]
- 3. 16
- 4. 31 ✓
- 5. 62 0.5
正答:4番
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解説
■ 正答:4番 — 31
コンデンサ(容量性リアクタンス)に交流を加えたときの電流最大値は Im=Vm/Xc=Vm·2πf·C。グラフから電圧振幅Vmと周波数f(周期の逆数)を読み取り、容量Cを代入すると約31 mAとなる。よって4が正答。
【各選択肢の解説】
コンデンサのリアクタンス:Xc = 1/(2πfC)
電流最大値:Im = Vm/Xc = Vm·2πf·C
グラフの振幅Vmと周期から求めた周波数f、容量Cを代入すると、
Im = Vm × 2πf × C ≒ 31 mA
1. 5 ❌ 2. 0 ❌ 3. 16 ❌ 4. 31 ✅ 5. 62 ❌
(Vm・fの読み取りとC代入によりおよそ31 mA。他の値は代入結果と一致しない)
【試験対策ポイント】
コンデンサは電流が電圧より90°進む。Xc=1/(2πfC)(周波数が高いほど電流を通しやすい)。実効値と最大値(Vm=√2·V)の取り違えに注意。抵抗なしの純容量回路では Im=Vm·2πfC を直接使う。
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