問題
図のような直流回路において,スイッチS を閉じているとき,2 Ωの抵抗を流れる電流は,スイッチS を開いたときの電流の3 倍であった。R の値[Ω]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
キーボード:1〜5で選択・Enterで次へ
答え合わせ
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
自信の3択
えらぶと、この端末に記録します(登録はいりません)
解説
直流回路でスイッチS閉時に2Ωの抵抗を流れる電流がS開時の3倍になる問題です。S開放時:電流は2Ωと10Ωの直列を流れる→I_open=E/(2+10)=E/12。S閉時:10ΩとRが並列になり,合成抵抗は10R/(10+R)→I_close=E/(2+10R/(10+R))。I_close=3I_open より 2+10R/(10+R)=12/3=4 → 10R/(10+R)=2 → 10R=20+2R → R=2.5Ω。正答は(1)R=2.5Ωです。
スイッチ開閉前後の電流の倍率関係からRを求める直流回路問題です。
【S開放時(条件1)】
Rは切り離され,2Ωと10Ωの直列回路:
I₁=E/(2+10)=E/12 [A]
【S閉時(条件2)】
10ΩとRが並列になる:合成抵抗 R_p=10R/(10+R)
I₂=E/(2+R_p) [A]
【条件 I₂=3I₁ からRを求める】
E/(2+R_p)=3E/12 → 2+R_p=4 → R_p=2 Ω
10R/(10+R)=2 → 10R=20+2R → 8R=20 → R=2.5 Ω → 選択肢(1)
確認:R_p=10×2.5/12.5=2 Ω,I₂=E/4,I₁=E/12 → 3倍 ✓
スイッチ開閉前後の電流変化による抵抗値決定は電験三種「理論」の直流回路解析の典型問題です。
【系統的な解法のポイント】
①S開/閉それぞれの等価回路を描く
②各状態での対象抵抗(2Ω)に流れる電流を,E,R,および回路素子で表す
③電流の比率(本問:3倍)から方程式を立てRを解く
【テブナン定理との組み合わせ】
2Ωから見たテブナン等価を使うと,より系統的に解けます:
・S開:Vth1,Rth1→I₁=Vth1/(Rth1+2)
・S閉:Vth2,Rth2→I₂=Vth2/(Rth2+2)
・I₂=3I₁の条件で解く
【電験二種・実務への接続】
電験二種では,スイッチング回路の過渡応答(RLC過渡現象),故障点標定(線間短絡・地絡時の電流分布)計算が出題されます。実務では,引込盤のブレーカ開閉時の電流変化,高圧カットアウトスイッチの開閉サージ電圧,直流制御回路の設計・保守に応用されます。
【直流回路の発展的内容(電験二種レベル)】
①節点解析(ノード法):n節点回路をYV=I(アドミタンス行列×電圧ベクトル=電流ベクトル)で表し,行列演算で解く。
②メッシュ解析(ループ法):m独立ループをZI=V(インピーダンス行列×電流ベクトル=起電力ベクトル)で解く。
③重ね合わせの理:複数電源の場合,各電源を個別に残し(他は短絡/開放)て求めた電流・電圧を加算。
④テブナン・ノートン等価変換:任意の線形2端子回路を一つの電圧源+直列抵抗(またはその双対)に変換。
【実務での直流回路知識の応用】
・変電所直流電源設備(蓄電池+整流器):常時フロート充電,停電時の自立運転設計
・制御・保護回路の設計:操作用直流(DC110V系)のリレー回路,インターロック回路
・電気鉄道の直流き電:DC1500V(地下鉄),DC750V(路面電車)のき電回路解析
・電解・電気分解設備:電流密度・槽電圧・エネルギー効率の計算(ファラデーの電気分解の法則)
・接地抵抗測定(3電極法):テブナン等価回路として接地システムを解析
直流回路の基礎は電力変換(整流器,インバータ,チョッパ)の設計・保守の土台です。
- 定期監査問題文の単位(Ω)が抜けていたため補い、解説の回路の式の誤りを直しました(正答は変更なし)。
出典と作り方
本問は電気技術者試験センター公表の過去問題を出典明記の上で引用しています。同センターは公式サイトの「よくあるご質問」で、教育目的など試験制度の意義に反しない限り、公表された過去問題を問題集やテキストに使用する際の許諾および使用料は不要としています。 根拠・出典:出典:令和7年度上期 第三種電気主任技術者試験 理論(一般財団法人 電気技術者試験センター) 各根拠条文・規定は「e-Gov法令検索」(https://elaws.e-gov.go.jp/)で原文を確認できます。令和8年度(2026年度)試験基準日時点で施行されている法令・基準の数値を反映(数値確認日 2026-10-29)。
本問・解説は試験対策のための学習コンテンツです。法令・基準は改正されることがあるため、最新の内容は一般財団法人 電気技術者試験センター・経済産業省の公式情報をご確認ください。本サイトは電気技術者試験センターと一切関係ありません。
執筆・監修:合格ナビ運営事務局(運営者情報)。電気事業法・電気工事士法・電気用品安全法・電気設備技術基準・内線規程の根拠条文に基づき、段差のある3段階の解説(初心者・標準・上級)を作成しています。


