５０代のボクです。５０代に入ってから電験の勉強を開始し、３年で電験三種、電験二種ホルダーになりました。素人ですが、過去問の解説を試みます。自分で解くなら こんな感じ を分かりやすく示したいと思います。素人解説なので電験二種合格者でも、この程度ということでご勘弁を。
令和４年度 第三種電気主任技術者試験 理論科目 問６
コンデンサの直列・並列問題です。直列は各要素の電圧を足して電源電圧、並列は各要素にかかる電圧が一定 という基本から考え出しても良いのですが、コンデンサの場合、
- 直列につなぐと電荷Ｑが全て同じ。
ということを覚えておくと、ちょい早いです。図１で２つのコンデンサには同じ電荷がたまり、図２でコンデンサの両端電圧が同じになるまで電荷が移動して安定する というイメージ。図１と図２で、２つのコンデンサの電荷の合計はと変わらないことがヒントで解けます。
覚えておくべき公式
- Ｑ＝Ｃ∨
エネルギー関係ないし、これくらいかな と思います。
図１より
それぞれのコンデンサに貯まる電荷は同じなのでＱ０とおきます。コンデンサ１，２両端の電圧を∨１、∨２と書くと
∨１＋∨２＝６ ［V］
Ｑ０＝Ｃ１∨１＝Ｃ２∨２
より
Ｑ０／Ｃ１＋Ｑ０／Ｃ２＝Ｑ０（１／Ｃ１＋１／Ｃ２）＝６
よって Ｑ０＝６／（１／Ｃ１＋１／Ｃ２） (1)
図２より
求めるべき両端電圧∨をつかって、コンデンサ１，２の電荷Ｑ１、Ｑ２を示すと
Ｑ１＝Ｃ１∨
Ｑ２＝Ｃ２∨
２Ｑ０＝Ｑ１＋Ｑ２
より
２Ｑ０＝Ｃ１∨＋Ｃ２∨＝∨（Ｃ１＋Ｃ２） (2)
(1),(2)式までたどり着けば、あとは時間の問題。Ｑ０を削除して
∨（Ｃ１＋Ｃ２）＝１２／（１／Ｃ１＋１／Ｃ２）
∨＝１２／｛（１／Ｃ１＋１／Ｃ２）（Ｃ１＋Ｃ２）｝
＝１２／｛（１／４＋１／２）（４＋２）｝
＝１２／｛６＊３／４｝
＝８／３
上式でＣ１、Ｃ２の単位がμＦなので１０−６がつくはずですが約分で消えています。
選択肢は（３）です。
ボクは試しで解いたときにこの問題を間違ってしまいました（恥）。どこかで２が抜けて見事に引っかかりました。問題作成者には舌を巻きます。理論は計算問題なので、計算間違いがあれば、正解が選べない事が多いです。それで間違ったことに気づくのですが、見事に間違いを選択肢に入れられました。
今回 計算ミスですが、過去問の勉強で合格圏までにマージンがないと、一瞬の計算ミスが痛恨の結果になってしまいます。電験三種は４割間違えられるので、なるべく捨て分野を作らず、マージンを広げておきたいですね。
初の下期試験までもうすぐ。準備不足の人でも、残り１ヶ月は一番勉強の効果が高い時期です。諦めるのは早い。短期間なのでフルスロットルで走りきれます。試験後に何するか 楽しみに考えて悔いのない過ごし方ができると良いと思います。
以上 何か役に立ったら嬉しいです。
