第二種電工 令和5年度上期午前 問1｜電気機器・配線器具・配線

スイッチSを閉じたとき、端子間に何Vかかるかを求める問題。100V電源にいくつかの抵抗が接続されており、スイッチを閉じると電流の通り道が変わって各抵抗に電圧が分配される。直列回路では抵抗値の比に比例して電圧が配分されるので、閉じた状態の回路を描き直して抵抗の比を見る。正答はウの50V。

スイッチS閉じ時の端子間電圧の計算。100V電源・複数の抵抗の直並列回路で、スイッチの開閉により有効な抵抗の構成が変わる。解き方は、①スイッチ閉の状態で電流が流れる抵抗を特定する、②並列部分があれば合成抵抗にまとめる、③直列の電圧分配則 V=100×(端子間の抵抗)/(回路全体の抵抗) を適用する、の順。この問題では端子間にかかる電圧が電源100Vのちょうど半分となり、正答はウの50V。選択肢ア30V、イ40V、エ60Vは、抵抗比の取り違えやスイッチ開閉の状態の見誤りで出てくる値で、いずれも誤り。

本問はスイッチ投入による回路変化後の端子電圧計算。正答はウ=50V。

【電圧分配の原理】直列回路では電圧は抵抗値に比例して配分される。V端子=V_total×R_端子/R_合計。並列部分は先に合成抵抗に直してから分配則を使う。

【スイッチの扱い】スイッチ閉＝その枝が導通（抵抗ゼロの導線）、開＝その枝は存在しないものとして扱う。閉じた後の回路を描き直し、どの抵抗に電流が流れるかを確認してから計算すると誤りが減る。

【実務応用：電圧分圧回路】電圧分配（ポテンショメータ）は計測器・センサー回路で広く使われる。例えば温度センサー（NTC/PTC サーミスタ）と固定抵抗を直列接続し、中点電圧をADCで読み取って温度を算出する。分圧比は V_out/V_in=R2/(R1+R2)で決まる。スイッチで回路を変えるのは制御回路（シーケンス）の基本動作でもある。

【電験三種・第一種への展開】電験三種「理論」では直流回路のキルヒホッフの法則（KVL・KCL）・テブナンの定理・重ね合わせの理を使った回路計算が頻出。ポイントは「スイッチを開閉した前後でどの枝が有効か」を確実に把握すること。第一種電気工事士では制御回路の動作解析（シーケンス図読解）が出題され、接点の開閉状態と回路動作の関係を理解することが必須。