令和3年度 第三種電気主任技術者試験（電験三種）の問題と解説【全80問】

考え方

誘電体1と誘電体2は境界面が極板に垂直な並列配置で、どちらにも同じ電圧$V$がかかり極板間距離も等しい。したがって両誘電体内の電界の大きさは $E=\frac{V}{d}$ で等しい。電気力線の密度は電界に比例するので、面$S_1$と面$S_2$を貫く電気力線の総数の比は $1:1$、(ア)は$1$倍。 電束密度は $D=\varepsilon_0\varepsilon_r E$ で比誘電率に比例するので、面$S_1$と面$S_2$を貫く電束の比は $\varepsilon_{r1}:\varepsilon_{r2}$、(イ)は $\frac{\varepsilon_{r1}}{\varepsilon_{r2}}$ 倍。 電束の総数はガウスの法則より内部の電荷量に等しく、極板$A$の電荷が$+Q$なので $S_1$と$S_2$を貫く電束の総和は $Q$、(ウ)は $Q$。よって(ア)$1$、(イ)$\frac{\varepsilon_{r1}}{\varepsilon_{r2}}$、(ウ)$Q$ の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

真空中で二つの電荷間に働く静電力（クーロン力）は $F_0=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{Q_1 Q_2}{r^2}$。空間を比誘電率 $\varepsilon_r=2$ の絶縁性液体で満たすと、誘電率が $\varepsilon_0\varepsilon_r$ になるので力は $F=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0\varepsilon_r}\frac{Q_1 Q_2}{r^2}=\frac{F_0}{\varepsilon_r}=\frac{F_0}{2}$ となる。電荷の符号は変わらないので力の向きはそのまま、大きさは $\frac{1}{2}$ 倍になる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

強磁性体は透磁率が非常に大きく磁束を通しやすいので、周囲の磁束は磁束が通りやすい強磁性体の内部に集まって通るようになる（(ア)通りやすい、(イ)内部）。中空にした強磁性体で囲むと磁束は外壁を回り込み、中空部にはほとんど磁界が及ばない。このように強磁性体で囲んで磁界の影響を遮ることを磁気遮へいという（(ウ)磁気遮へい）。静電遮へいは導体で電界を遮ることなので誤り。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

(イ) 磁束鎖交数の変化は $\Delta\Psi=N\,\Delta\Phi=200\times(10\times10^{-3})=2 \text{ Wb}$。 (ウ) 誘導起電力の大きさは $|e|=\frac{\Delta\Psi}{\Delta t}=\frac{2}{0.5}=4 \text{ V}$。 (ア) 磁石を近づけるとコイルを貫く磁束が増えるので、レンツの法則よりその増加を妨げる向き（②）に電流が流れる。 よって(ア)②、(イ)$2$、(ウ)$4$ の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

異種金属を接合し二つの接合点に温度差を与えると起電力が生じる現象をゼーベック効果といい（(ア)ゼーベック）、生じる起電力を熱起電力という（(イ)熱）。温度の高いほうの接合点を温接点（(ウ)温）、低いほうを冷接点（(エ)冷）と呼ぶ。なおペルチェ効果は電流を流すと接合点で吸熱・発熱が起こる逆の現象なので誤り。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

両スイッチを閉じているとき、電流はスイッチを通る抵抗の小さい経路を流れ、回路の合成抵抗は$R_1 = 0.1 \,\Omega$のみである。$I=100 \text{ A}$を流しても端子電圧は$100 \times 0.1 = 10 \text{ V}$で上限$20 \text{ V}$以下に収まるため、定電流モードで$100 \text{ A}$を維持する。 時刻$t_1$でSW1を開くと電流経路の抵抗は$R_1 + R_2 = 0.2 \,\Omega$になる。$100 \text{ A}$を流すのに必要な電圧は$100 \times 0.2 = 20 \text{ V}$で、ちょうど上限に等しいため、依然として定電流モードのまま$I=100 \text{ A}$を維持できる。 時刻$t_2$でSW2を開くと合成抵抗は$R_1 + R_2 + R_3 = 0.1 + 0.1 + 0.8 = 1.0 \,\Omega$となり、$100 \text{ A}$を流すには$100 \text{ V}$が必要で上限$20 \text{ V}$を超えてしまう。そこで電源は定電圧モード（$20 \text{ V}$）に切り替わり、電流は$I = \frac{20}{1.0} = 20 \text{ A}$へ垂直に低下する。 したがって、$100 \text{ A}$のまま推移して$t_2$で垂直に$20 \text{ A}$へ低下し、以降$20 \text{ A}$を保つ波形が正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

電池$n$個を直列にすると起電力は $nE$、内部抵抗の合計は $nr$。可変抵抗$R$で消費される電力が最大になるのは、負荷抵抗を電源側の内部抵抗に等しくする最大電力供給の条件、すなわち $R=nr$ のときである。このとき回路電流は $I=\frac{nE}{nr+R}=\frac{nE}{nr+nr}=\frac{nE}{2nr}=\frac{E}{2r}$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

周波数 $f=50 \text{ Hz}$ より角周波数は $\omega=2\pi f=100\pi \text{ rad/s}$。図2の波形から電圧は最大値 $100\sqrt{2} \text{ V}$、位相が $-\frac{\pi}{4}$ なので $v=100\sqrt{2}\sin\left(100\pi t-\frac{\pi}{4}\right)$。抵抗 $5 \,\Omega$ を流れる電流は $i=\frac{v}{R}=\frac{100\sqrt{2}}{5}\sin\left(100\pi t-\frac{\pi}{4}\right)=20\sqrt{2}\sin\left(100\pi t-\frac{\pi}{4}\right)$ となる。$\omega=100\pi$ である点と位相 $-\frac{\pi}{4}$ から選択肢5が正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

(a) RLC直列共振では $\omega L=\frac{1}{\omega C}$ で$L$と$C$の端子電圧は大きさが等しく逆位相となって互いに打ち消し合うが、各々の大きさは電源電圧の$Q$倍にもなり $0$ ではない。よって誤り。 (b) RLC並列共振では$L$枝と$C$枝に大きさの等しい逆向きの循環電流が流れており、電流が流れないわけではない（電源から見た合成電流が最小になるだけ）。よって誤り。 (c) 直列共振ではインピーダンスが$R$となり電源電流は $\frac{V}{R}$。並列共振では合成アドミタンスが $\frac{1}{R}$ となり電源電流はやはり $\frac{V}{R}$ で等しい。よって正しい。 したがって(a)誤り、(b)誤り、(c)正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

RL直列回路にステップ電圧を加えると電流は $i_L=\frac{V}{R}\left(1-e^{-\frac{R}{L}t}\right)$ で最終値 $\frac{V}{R}$ に漸近し、時定数は $\tau=\frac{L}{R}$。$R=1 \,\Omega$ の図2で最終値が $3$ なので $V=3 \text{ V}$。$R=2 \,\Omega$ にすると最終値は $\frac{V}{R}=\frac{3}{2}=1.5$ と点線より低くなり、時定数は $\frac{L}{2}$ と小さくなるので立ち上がりは点線より速い。すなわち速く立ち上がるが最終値は約$1.5$で頭打ちになる波形が正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

(1) 誤り。ゲルマニウム（Ge）やシリコン（Si）が単元素半導体であり、インジウムリン（InP）やガリウムヒ素（GaAs）が化合物半導体で、記述は逆。 (2) 正しい。キャリヤ濃度が一様でないと拡散が起こり、拡散電流の大きさは濃度勾配にほぼ比例する。 (3) 誤り。不純物を加えるとキャリヤ濃度が変わり、抵抗率（導電率）も変化する。 (4) 誤り。真性半導体でも光や熱でエネルギーを与えると電子・正孔対が発生する。 (5) 誤り。ドリフト電流の大きさは電界の大きさに比例する（反比例ではない）。 よって正しいのは(2)。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

電子が等速直線運動をするには働く力の合力が $0$ でなければならない。電界による力の大きさは $F_E=eE$、磁界（磁束密度 $B=\mu_0 H$）による力の大きさは $F_B=evB=ev\mu_0 H$。$z$方向に進む電子に対し電界による力と磁界によるローレンツ力が逆向きにつり合うので $eE=ev\mu_0 H$ これを$v$について解くと $v=\frac{E}{\mu_0 H}$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

ソース接地増幅回路では、出力電圧は電流源 $g_m v_{gs}$ が $r_d$ と $R_L$ の並列抵抗に流れて生じ、$v_o=-g_m v_{gs}(r_d\parallel R_L)$。入力は $v_{gs}=v_i$ なので電圧増幅度は $A_v=\left|\frac{v_o}{v_i}\right|=g_m\,(r_d\parallel R_L)$ 題意より $r_d\gg R_L$ なので $r_d\parallel R_L\approx R_L$。したがって $A_v\approx g_m R_L$ と近似できる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

ブリッジの平衡条件より未知抵抗は $R_x=\frac{R_1 R_3}{R_2}$ の形で表される。各抵抗が微小誤差を持つとき、$R_x$ の誤差率は各誤差率の和・差で近似でき、分子にある $R_1,R_3$ は同符号、分母にある $R_2$ は逆符号で効くので $\varepsilon_x\approx\varepsilon_1+\varepsilon_3-\varepsilon_2=0.01+0.02-(-0.01)=0.04$ となる。よって最も近いのは $0.04$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

変流器の変流比は $20:5$ なので、線電流 $I=10 \text{ A}$ に対する二次電流は $10\times\frac{5}{20}=2.5 \text{ A}$。a相とc相の変流器二次側を並列接続した電流計には、両相の二次電流のベクトル和が流れる。三相対称負荷ではa相電流とc相電流は大きさが等しく位相差が $120^\circ$ なので、その合成の大きさは $2\times2.5\times\cos 60^\circ=2\times2.5\times0.5=2.5 \text{ A}$ となる（これは b相電流を変流比で割った値に等しい）。よって指示値は $2.50 \text{ A}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

三相電力の式 $P=\sqrt{3}\,V_L I\cos\theta$ より力率は $\cos\theta=\frac{P}{\sqrt{3}\,V_L I}=\frac{6000}{\sqrt{3}\times400\times10}\approx0.866$ よって $\sin\theta=0.5$。全無効電力は $Q=\sqrt{3}\,V_L I\sin\theta=\sqrt{3}\times400\times10\times0.5\approx3464 \text{ var}$。負荷をY結線とみなすと1相あたり $Q=I^2 X$ で $3I^2 X=3464$ だから $X=\frac{3464}{3\times10^2}\approx11.5 \,\Omega$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

電流計は負荷$R$と直列に接続され、指示値 $I_1$ の電流がそのまま電流計の内部抵抗 $R_a$ を流れる。抵抗で消費される電力は（電流）$^2\times$（抵抗）なので、電流計内部での電力損失は $P_a=I_1^2 R_a$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

この接続では電流計が負荷$R$と直列にあり、電圧計は電流計と負荷の直列部にかかる。よって測定値は $V_1 I_1=I_1^2(R+R_a)$ を表し、真値である$R$の消費電力は $I_1^2 R$。誤差率は $\frac{V_1 I_1-I_1^2 R}{I_1^2 R}=\frac{R_a}{R}=\frac{4}{320}=0.0125=1.25\%$ となり、最も近いのは $1.2\%$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

コンデンサAは3種類の誘電体を厚さ方向に直列に積層した構造で、断面積が共通なので各層を貫く電束密度$D$は等しい。各層の電界は $E=\frac{D}{\varepsilon_0\varepsilon_r}$ で表され、比誘電率$\varepsilon_r$が小さい層ほど電界が大きくなる。図より比誘電率は誘電体1が$2$で最小、誘電体3が$6$で最大なので $E_{A1}>E_{A2}>E_{A3}$。 電圧は各層の電界と厚さの積の和で表される。図の値（厚さ $\frac{d}{6},\ \frac{d}{3},\ \frac{d}{2}$、比誘電率 $2,\ 3,\ 6$）を $V=\frac{D}{\varepsilon_0}\sum\frac{d_i}{\varepsilon_{ri}}$ に代入すると $V=\frac{D}{\varepsilon_0}\left(\frac{d}{12}+\frac{d}{9}+\frac{d}{12}\right)=\frac{D}{\varepsilon_0}\cdot\frac{5d}{18}$ より $\frac{D}{\varepsilon_0}=\frac{18V}{5d}$。最大の電界は比誘電率が最小の誘電体1のもので $E_{A1}=\frac{1}{2}\cdot\frac{D}{\varepsilon_0}=\frac{9V}{5d}$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

蓄積エネルギーは $W=\frac{1}{2}CV^2$ で、両コンデンサとも同じ電圧$V$なのでエネルギーの比は静電容量の比に等しい。 コンデンサAは誘電体が直列なので $\frac{1}{C_A}=\sum\frac{d_i}{\varepsilon_0\varepsilon_{ri}S}=\frac{1}{\varepsilon_0 S}\cdot\frac{5d}{18}$ より $C_A=\frac{18\varepsilon_0 S}{5d}$。 コンデンサBは誘電体が並列（厚さ$d$共通、断面積 $\frac{S}{6},\ \frac{S}{3},\ \frac{S}{2}$、比誘電率 $2,\ 3,\ 6$）なので $C_B=\frac{\varepsilon_0}{d}\left(2\cdot\frac{S}{6}+3\cdot\frac{S}{3}+6\cdot\frac{S}{2}\right)=\frac{13\varepsilon_0 S}{3d}$ したがって $\frac{W_A}{W_B}=\frac{C_A}{C_B}=\frac{18/5}{13/3}=\frac{54}{65}\approx0.83$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

コンデンサを開放しコイルを短絡した直流等価回路で、トランジスタのバイアスを解く。ベース分圧回路で決まるベース電圧から $V_{BE}=0.6 \text{ V}$ を引いてエミッタ電圧を求め、エミッタ抵抗でエミッタ電流（$\approx$ コレクタ電流 $I_C$、$h_{FE}=100$ と大きくベース電流は無視できる）を計算する。これを用いてコレクタ抵抗による電圧降下を求め、$V_C=V_{CC}-I_C R_C$ に図の抵抗値を代入すると $V_C\approx6 \text{ V}$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

図2は，インダクタ $L=5\,\mu\text{H}$ と，コンデンサ $C_1=1\,\mu\text{F}$，$C_2=1\,\mu\text{F}$ で構成されるコルピッツ形の発振回路である。$L$ はトランジスタのベース側ノードとコレクタ側ノードの間に接続され，$C_1$ はベース側ノードとエミッタ（共通線）の間に，$C_2$ はコレクタ側ノードとエミッタの間に接続されている。この形式では，$L$ と，$C_1$，$C_2$ の直列合成容量による並列共振で発振周波数が決まる。

まず合成容量を求める。

$C=\dfrac{C_1 C_2}{C_1+C_2}=\dfrac{1\,\mu\text{F}\times1\,\mu\text{F}}{1\,\mu\text{F}+1\,\mu\text{F}}=0.5\,\mu\text{F}=5\times10^{-7}\,\text{F}$

発振周波数は，LC並列共振の式 $f_0=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ に，$L=5\times10^{-6}\,\text{H}$，$C=5\times10^{-7}\,\text{F}$ を代入して求める。

$LC=5\times10^{-6}\times5\times10^{-7}=2.5\times10^{-12}$

$\sqrt{LC}=\sqrt{2.5\times10^{-12}}\approx1.58\times10^{-6}$

$f_0=\dfrac{1}{2\pi\times1.58\times10^{-6}}\approx\dfrac{1}{9.93\times10^{-6}}\approx1.01\times10^{5}\,\text{Hz}\approx101\,\text{kHz}$

したがって，発振周波数は約$100\,\text{kHz}$程度となり，最も近いのは(4)の100である。

出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

水力発電所の分類を整理する。水路式・ダム式・ダム水路式は「どうやって $(\text{ア})$ を得るか」で分ける方式で，ここには落差が入る。流込み式・調整池式・貯水池式・揚水式は「$(\text{イ})$ をどう利用するか」で分ける方式で，ここには流量が入る。 水路式は自然の勾配を利用して長い水路で落差を得るため，ダムを築くダム式・ダム水路式に比べて大規模な土木構造物が少なく，$(\text{ウ})$ 建設費が安いという特徴がある。 貯水池などを持たず河川の自然の流れをそのまま使う方式が $(\text{エ})$ 流込み式，1日〜数日程度の流量を池に貯めて需要変動に合わせる方式が $(\text{オ})$ 調整池式である。 よって (ア)落差 (イ)流量 (ウ)建設費が安い (エ)流込み式 (オ)調整池式 の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

まず連続の式（流量一定）から断面Bの流速を求める。管断面積は内径の2乗に比例するので $v_B = v_A \left(\dfrac{D_A}{D_B}\right)^2 = 3 \times \left(\dfrac{2.2}{2}\right)^2 = 3 \times 1.21 = 3.63 \approx 3.6 \text{ m/s}$ 次にベルヌーイの式で断面Bの圧力を求める。BはAより $30 \text{ m}$ 低いので，$p_B = p_A + \rho g (z_A - z_B) + \dfrac{1}{2}\rho\left(v_A^2 - v_B^2\right)$。 $p_B = 24000 + 1000 \times 9.8 \times 30 + \dfrac{1}{2}\times 1000 \times \left(3^2 - 3.63^2\right)$ $= 24000 + 294000 - 2089 \approx 315900 \text{ Pa} = 316 \text{ kPa}$ したがって流速 $3.6 \text{ m/s}$，水圧 $316 \text{ kPa}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

各選択肢のボイラ設備の説明を確認する。(1)循環方式による自然循環・強制循環・貫流の分類，(2)蒸気ドラム内の汽水分離器，(3)空気予熱器，(4)節炭器の説明はいずれも正しい。 (5)の再熱器は「高圧タービンで仕事をした蒸気を再加熱し，再び低圧タービン側で仕事をさせる」もので，熱効率の向上と，膨張後に湿り蒸気となることによる翼の壊食（エロージョン）防止のために用いられる。選択肢では「再び高圧タービンで仕事をさせる」「タービン翼の腐食防止」としており，戻し先とその目的（腐食＝コロージョンではなく壊食）が誤りである。 よって誤っているものは(5)。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

電気集じん装置は，集じん電極である $(\text{ア})$ 平板電極の間に，放電電極である $(\text{イ})$ 線電極を置いた構造である。電極間に $(\text{ウ})$ 高電圧をかけることで線電極まわりに $(\text{エ})$ コロナ放電を発生させ，生じたイオンで微粒子を帯電させ，クーロン力で平板側に捕集する。 捕集後，集じん電極に付着した微粒子は $(\text{オ})$ を槌でたたいて（槌打・ラッピング）払い落として取り除くのが一般的である。 よって (ア)平板電極 (イ)線電極 (ウ)高電圧 (エ)コロナ (オ)を槌でたたいて の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

各選択肢を確認する。(1)発電の基本原理，(3)低濃縮ウランの濃度，(4)熱中性子炉としての軽水炉，(5)BWRとPWRの出力調整方法はいずれも正しい。 (2)は「軽水炉は減速材に黒鉛，冷却材に軽水を使用する」としているが，軽水炉は減速材・冷却材ともに軽水（普通の水）を使う炉である。減速材に黒鉛を用いるのは黒鉛減速炉であり，この点が誤り。 よって誤っているものは(2)。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

各選択肢を確認する。(1)太陽電池のインバータと連系保護，(2)逆潮流による電圧上昇の抑制手段，(3)小水力の流込み式，(4)洋上風力の海底ケーブル直流送電の記述はいずれも正しい。 (5)は「燃料電池は水素と酸素との吸熱反応を利用して発電する」としているが，燃料電池は水素と酸素が結合して水になる発熱反応（酸化反応）の化学エネルギーを直接電気に変える方式であり，「吸熱反応」が誤り。 よって誤っているものは(5)。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

計器用変成器は $(\text{ア})$ 計器用変圧器（VT）と変流器（CT）に分けられ，高電圧・大電流の回路から計器や $(\text{イ})$ 保護継電器に必要な適切な電圧・電流を取り出すために設置される。 変流器は二次側を開放すると異常な高電圧が発生して危険なので，二次端子には常に $(\text{ウ})$ 低インピーダンスの負荷を接続しておく必要がある。また，一次端子のある変流器は，測定対象の電流をそのまま通す必要があるため，被測定線路に $(\text{エ})$ 直列に接続する。 よって (ア)計器用変圧器 (イ)保護継電器 (ウ)低 (エ)直列 の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

断路器（DS）は消弧装置を持たないため負荷電流や故障電流の遮断はできず，無電流状態で回路を開閉する機器である。(1)負荷電流の遮断不可，(2)遮断器で電流を切ってから開く手順，(3)誤開放時のアーク発生，(5)インタロックによる誤操作防止はいずれも正しい。 (4)は「短い線路や母線の地絡電流の遮断が可能な場合がある」としているが，断路器の種類によって遮断できるのは短い線路・母線の充電電流（無負荷の静電容量による電流）であって，地絡電流ではない。この点が誤り。 よって誤っているものは(4)。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

総負荷 $55 \text{ MW}$，力率 $0.95$ より，供給すべき皮相電力は $S = \dfrac{55}{0.95} = 57.9 \text{ MV·A}$ 変圧器1台故障後，残り2台を定格の $120\%$ で運転できるので供給できる皮相電力は $S' = 2 \times 20 \times 1.2 = 48 \text{ MV·A}$ 不足分（他変電所へ切り換える分）は $\Delta S = 57.9 - 48 = 9.9 \text{ MV·A}$ これを故障前の負荷に対する割合で表すと $\dfrac{\Delta S}{S} \times 100 = \dfrac{9.9}{57.9} \times 100 \approx 17.1 \%$ よって直ちに切り換える必要があるのは約 $17.1\%$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

がいし表面に塩分が付着し湿ると，表面に $(\text{ア})$ 漏れ電流が流れ，可聴雑音・電波障害・フラッシオーバの原因となる。これが塩害である。 対策として，がいし表面に水をはじく $(\text{イ})$ はっ水性物質（シリコンコンパウンド等）を塗る方法がある。 懸垂がいしで絶縁を強化するには，1連に $(\text{ウ})$ 直列に連結する個数を増やす方法や，ひだを深くして表面漏れ距離を $(\text{エ})$ 長くする方法が用いられる。 また，棒状磁器の両端に金具を付けた $(\text{オ})$ 長幹がいしは，ひだが少なく雨洗効果が高いため塩害に強い。 よって (ア)漏れ電流 (イ)はっ水 (ウ)直列 (エ)長く (オ)長幹 の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

電力ケーブルの許容電流は，導体の発熱と各部の熱抵抗によって決まる導体温度上昇で制限される。(1)熱抵抗を小さくする，(3)誘電損の小さい絶縁体，(4)電気抵抗率の高いシースで循環電流の発熱を抑える，(5)布設条数を減らすは，いずれも発熱抑制や放熱改善につながり許容電流を大きくできるので正しい。 (2)は「表皮効果が大きい導体で導体全体の電気抵抗を低減できる」としているが，表皮効果が大きいほど電流が導体表面に偏り，有効に使える断面が減って交流実効抵抗はむしろ増大する。発熱が増えて許容電流は小さくなるため，記述は誤り。 よって誤っているものは(2)。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

単相3線式は中性線と2本の電圧線で構成され，$100 \text{ V}$ と $200 \text{ V}$ を同時に供給できる。(1)負荷を分散して電圧降下を小さくできる，(2)中性線断線時の電圧アンバランス，(3)不平衡時の損失増加，(4)$100 \text{ V}$・$200 \text{ V}$ 併用の記述はいずれも正しい。 (5)は「電線1線当たりの供給可能電力は単相2線式より小さい」としているが，同じ許容電流の電線を使う場合，単相3線式は電圧線間に $200 \text{ V}$ を利用できるため電線1線当たりの供給電力はむしろ大きい。よって記述は誤り。 したがって誤っているものは(5)。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

$6.6 \text{ kV}$ 高圧配電線の短絡・地絡事故を切り離すため，配電用変電所の引出口には $(\text{ア})$ 遮断器と保護継電器が設置される（負荷電流や故障電流を遮断できる機器が必要）。 樹枝状方式では，事故箇所の両側にある $(\text{イ})$ 区分開閉器を開放して事故区間を切り離す。 避雷器は，雷サージが変圧器へ侵入するのを制限するため，変圧器に対して $(\text{ウ})$ 並列（対地間）に設置する。 低圧引込線の短絡保護には，接続点に設ける $(\text{エ})$ ケッチヒューズ（電線ヒューズ）が用いられる。 よって (ア)遮断器 (イ)区分 (ウ)並列 (エ)ケッチヒューズ（電線ヒューズ）の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

(1)導電率の温度依存性と標準軟銅基準の百分率表示，(2)導体材料に求められる特性，(3)不純物・合金と導電率／引張強さの関係，(5)鋼心アルミより線（ACSR）の構造と利点はいずれも正しい。 (4)は「一般に導電率は軟銅よりも硬銅の方が大きい」としているが，硬銅は加工硬化のため導電率が軟銅（$100\%$）より低く，約 $96\sim97\%$ 程度である。導電率の大小が逆で誤り（引張強さは硬銅の方が大きい）。 よって誤っているものは(4)。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

まず発電端電力量を各時間帯の出力と時間の積の和で求める。 $W_g = 130\times7 + 350\times5 + 200\times1 + 350\times7 + 130\times4$ $= 910 + 1750 + 200 + 2450 + 520 = 5830 \text{ MW·h}$ 送電端電力量は，所内率 $2\%$ 分を差し引いた値なので $W_s = W_g \times (1 - 0.02) = 5830 \times 0.98 = 5713 \text{ MW·h}$ よって最も近いのは $5710 \text{ MW·h}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

発電端熱効率は「発電端の電気エネルギー ÷ 燃料の投入熱量」で求める。 発電端電力量は(a)より $W_g = 5830 \text{ MW·h}$。これをエネルギー(MJ)に直すと $W_g = 5830 \times 3600 = 2.099 \times 10^{7} \text{ MJ}$（$1 \text{ MW·h} = 3600 \text{ MJ}$）。 投入熱量は $Q = 770 \times 10^{3} \times 54.70 = 4.212 \times 10^{7} \text{ MJ}$ よって発電端熱効率は $\eta = \dfrac{2.099 \times 10^{7}}{4.212 \times 10^{7}} \times 100 \approx 49.8 \%$ 最も近いのは $50\%$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

まず $-10\,{}^{\circ}\text{C}$ での電線実長を，たるみ $D=3.5 \text{ m}$，径間 $S=150 \text{ m}$ から求める。 $L = S + \dfrac{8D^2}{3S} = 150 + \dfrac{8 \times 3.5^2}{3 \times 150} = 150 + \dfrac{98}{450} = 150.218 \text{ m}$ 次に $35\,{}^{\circ}\text{C}$ への温度上昇 $\Delta t = 45\,{}^{\circ}\text{C}$ による熱伸びを加える。 $L' = L\,(1 + \alpha\,\Delta t) = 150.218 \times (1 + 0.000018 \times 45)$ $= 150.218 \times 1.00081 \approx 150.34 \text{ m}$ よって $35\,{}^{\circ}\text{C}$ の実長は約 $150.34 \text{ m}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

$35\,{}^{\circ}\text{C}$ での実長は(a)より $L' = 150.339 \text{ m}$。この実長からそのときのたるみ $D'$ を逆算する。 $L' - S = \dfrac{8D'^2}{3S}$ より $D'^2 = \dfrac{3S\,(L'-S)}{8} = \dfrac{3 \times 150 \times 0.339}{8} = 19.09$ $D' = \sqrt{19.09} \approx 4.37 \text{ m}$ 最低点の水平張力は $T = \dfrac{wS^2}{8D'} = \dfrac{20 \times 150^2}{8 \times 4.37} = \dfrac{450000}{34.96} \approx 1.29 \times 10^{4} \text{ N}$ 最も近いのは $12\,863 \text{ N}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

単相2線式なので電圧降下は往復2線分になり，負荷力率が $1.0$ なのでリアクタンス分は寄与せず抵抗分だけを考えればよい。抵抗は $0.3 \,\Omega/\text{km}$。 区間S–A（$0.2 \text{ km}$）には $15+5=20 \text{ A}$，区間A–B（$0.3 \text{ km}$）にはB負荷 $5 \text{ A}$ が流れる。 SからBまでの電圧降下は $\Delta V = 2\big(20 \times 0.3 \times 0.2 + 5 \times 0.3 \times 0.3\big) = 2(1.2 + 0.45) = 3.3 \text{ V}$ B点電圧は $V_B = 107 - 3.3 = 103.7 \text{ V}$。 B点受電端基準の電圧降下率は $\varepsilon = \dfrac{\Delta V}{V_B} \times 100 = \dfrac{3.3}{103.7} \times 100 \approx 3.18 \%$ よって最も近いのは $3.18\%$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

接続点をSからC側へ距離 $d\,[\text{km}]$ 移してS'とする。S'の電圧を基準（$107 \text{ V}$）とし，S'からB点までの降下 $\Delta V_B$ とS'からC点までの降下 $\Delta V_C$ が等しくなれば $V_B = V_C$ となる。単相2線式なので往復2線分で考える。 B側：区間S'–A（長さ $d+0.2$）に $20 \text{ A}$，区間A–B（$0.3$）に $5 \text{ A}$，力率 $1.0$ なので抵抗分のみ。 $\Delta V_B = 2\big(20 \times 0.3 (d+0.2) + 5 \times 0.3 \times 0.3\big) = 12d + 3.3$ C側：区間S'–C（長さ $0.7-d$）に $20 \text{ A}$，力率 $0.8$ 遅れなので抵抗 $0.3$ とリアクタンス $0.4$ の両方が寄与する。 $\Delta V_C = 2 \times 20 (0.7-d)(0.3 \times 0.8 + 0.4 \times 0.6) = 40(0.7-d) \times 0.48 = 19.2(0.7-d)$ $\Delta V_B = \Delta V_C$ より $12d + 3.3 = 19.2(0.7 - d)$ $12d + 3.3 = 13.44 - 19.2d$ $31.2d = 10.14 \;\Rightarrow\; d = 0.325 \text{ km}$ よって移動距離は約 $0.325 \text{ km}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

分巻電動機は界磁巻線が電機子と並列に電源へつながっているので、端子電圧と界磁抵抗を一定にすれば界磁電流は一定、したがって界磁磁束は負荷電流によらず $\text{一定で}$（ア）となる。トルクは $T = k \Phi I_a$ で表され、$\Phi$ が一定なので $T$ は負荷電流 $I_a$ に $\text{比例}$（イ）する。 直巻電動機は界磁巻線が電機子と直列なので、界磁電流＝電機子電流となり、負荷電流が増えると界磁磁束は $\text{増加し}$（ウ）（磁気飽和を無視するので $\Phi \propto I_a$）。このときトルクは $T = k \Phi I_a \propto I_a \times I_a = I_a^2$ となり、負荷電流の $2$ 乗（エ）に比例する。 よって（ア）一定で、（イ）比例、（ウ）増加し、（エ）2乗の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

まず1回目の運転から電機子抵抗 $R_a$ を求める。出力（電機子で発生する電力）は逆起電力と電機子電流の積に等しいので、逆起電力は $E_1 = \frac{18500}{100} = 185 \text{ V}$。端子電圧との差から $R_a = \frac{220 - 185}{100} = 0.35 \, \Omega$。 2回目の運転では逆起電力が $E_2 = 200 - R_a I_{a2} = 200 - 0.35 \times 110 = 161.5 \text{ V}$ となり、発生電力は $P_2 = E_2 I_{a2} = 161.5 \times 110 = 17765 \text{ W}$。 回転速度 $720 \text{ min}^{-1}$ の角速度は $\omega = \frac{2\pi \times 720}{60} = 75.4 \text{ rad/s}$ なので、トルクは $T = \frac{P_2}{\omega} = \frac{17765}{75.4} \approx 236 \text{ N·m}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

誤っているものを選ぶ問題である。巻線形誘導電動機のトルクの比例推移では、二次抵抗を大きくすると、最大トルク（停動トルク）を発生する滑りは $\text{大きく}$ なる（比例推移とは、二次抵抗と滑りの比が一定のときに同じトルクを生じる性質で、抵抗を増すほど大きな滑り側へトルク曲線が移動する）。(2)は「滑りが小さくなる」としており誤り。始動トルクが大きくなり始動特性が良くなること自体は正しいが、滑りの向きの記述が逆である。 他の選択肢は正しい。(1)は導体を高抵抗材料に変えると二次抵抗が増え、定格負荷時の二次銅損が増して効率が下がる。(3)(4)(5)はいずれも始動時に二次抵抗を大きく、運転時に小さくして始動トルクと高効率を両立する仕組みで正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

三相交流を三相巻線に流すと $\text{回転}$ 磁界（ア）が生じ、これで運転されるのが三相誘導電動機である。一方、単相交流では $\text{交番}$ 磁界（イ）が生じ、これは正逆両方向の回転磁界の合成とみなせる。 巻線形誘導電動機では、回転子巻線を $\text{スリップリング}$（ウ）とブラシを介して外部抵抗回路に接続し、$\text{二次}$ 電流（エ）を変えて特性制御を行う。かご形では回転子導体棒の両端を $\text{端絡環}$（オ）で短絡する。 よって（ア）回転、（イ）交番、（ウ）スリップリング、（エ）二次、（オ）端絡環の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

回転子磁極と回転磁界の位置の間の角度 $\delta$ は $\text{負荷角}$（ア）とよばれる。円筒形2極の同期電動機のトルクは $T \propto \sin\delta$ で表されるので、$\delta = \frac{\pi}{2}$（イ）のとき最大となる。この停止しない最大トルクを $\text{脱出トルク}$（ウ）という。 負荷急変で $\delta$ が新たな値の周りで周期的に振動する現象を $\text{乱調}$（エ）といい、これを抑えるには始動巻線も兼ねる $\text{制動巻線}$（オ）を設ける。 よって（ア）負荷角、（イ）$\frac{\pi}{2}$、（ウ）脱出トルク、（エ）乱調、（オ）制動巻線の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

百分率同期インピーダンスは、定格容量 $P$、定格（線間）電圧 $V$、同期インピーダンス $Z_s$ を用いて次式で求められる。 $\%Z_s = \frac{P \, Z_s}{V^2} \times 100 = \frac{3000 \times 10^3 \times 6.90}{6000^2} \times 100 = \frac{2.07 \times 10^7}{3.6 \times 10^7} \times 100 = 57.5 \, \%$ （定格電流 $I_n = \frac{3000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 6000} \approx 288.7 \text{ A}$、相電圧 $\frac{6000}{\sqrt{3}} \approx 3464 \text{ V}$ を用いて $\frac{Z_s I_n}{3464} \times 100$ と計算しても同じ $57.5\%$ となる。） 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

直流分巻電動機では、電機子回路に $\text{直列}$（ア）に始動抵抗を入れ、速度上昇とともに抵抗を減らす。 三相かご形誘導電動機では、$\Delta$ 結線（イ）の一次巻線を始動時に $\text{Y}$ 結線（ウ）へ切り換えて相電圧を $\frac{1}{\sqrt{3}}$ に下げ、始動電流を抑える（Y-Δ始動）。速度上昇後に $\Delta$ へ戻す。 三相巻線形誘導電動機では $\text{二次}$ 回路（エ）に抵抗を接続する。 三相同期電動機では、界磁を励磁して $\text{同期}$ 発電機（オ）として三相電源と並列運転状態にしてから同期電動機運転へ移る。 よって（ア）直列、（イ）$\Delta$、（ウ）Y、（エ）二次、（オ）同期の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

誤っているものを選ぶ。(5)は「ブラシレスDCモータは効率がよくないため、エアコンや冷蔵庫のような大型家電に利用されていない」としているが、実際にはブラシレスDCモータは効率が高く、インバータ制御と組み合わせてエアコンや冷蔵庫など省エネ性能が求められる家電に広く使われている。よって(5)が誤り。 (1)～(4)は正しい。永久磁石の回転子と固定子巻線電流でトルクを発生し、ホール素子で回転子位置を検出して通電を切り換える。ブラシと整流子がないため電気雑音が少なく長寿命だが、位置検出と駆動回路が必要で周辺回路は複雑になる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

電圧変動率の近似式は $\varepsilon \approx p\cos\theta + q\sin\theta$ で表される。ここで力率が $1.0$ なので $\sin\theta = 0$ となり、$q$（百分率リアクタンス降下）の項は消える。 百分率抵抗降下 $p$ は全負荷銅損と定格容量の比だから、$p = \frac{6 \text{ kW}}{500 \text{ kV·A}} \times 100 = 1.2 \, \%$。 したがって $\varepsilon \approx p\cos\theta = 1.2 \times 1.0 = 1.2 \, \%$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

物体を一定速度 $v$ で持ち上げるのに必要な仕事率（負荷側の動力）は $P_L = m g v = 1000 \times 9.8 \times 0.5 = 4900 \text{ W}$。 機械効率 $\eta = 90\%$ を考えると、電動機出力は $P = \frac{P_L}{\eta} = \frac{4900}{0.9} \approx 5444 \text{ W} \approx 5.5 \text{ kW}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

誤っているものを選ぶ。昇降圧チョッパの出力電圧の平均値は、通流率 $\gamma$ を用いて $V_0 = \frac{\gamma}{1-\gamma} E$ で表される。この式では $\gamma < 0.5$ のとき $\frac{\gamma}{1-\gamma} < 1$ となり降圧、$\gamma > 0.5$ のとき $\frac{\gamma}{1-\gamma} > 1$ となり昇圧として動作する。(3)は「$\gamma$ が0.5より小さいとき昇圧、大きいとき降圧」と逆に述べているので誤り。 (1)(2)はQオン時にLへ蓄え、オフ時にDを通してRとCへ放出する動作で正しい。(4)は出力極性、(5)は定常状態でリアクトル電圧の1周期平均が0となること（磁束保存）で、いずれも正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

鉛蓄電池は、放電しきった状態では両極とも $\text{硫酸鉛}$（ア、$\mathrm{PbSO_4}$）を用いる。希硫酸中で初充電すると、正極に $\text{二酸化鉛}$（イ、$\mathrm{PbO_2}$）、負極に $\text{鉛}$（ウ、$\mathrm{Pb}$）ができる。放電すると両極とももとの硫酸鉛に戻る。 過充電では電解液中の水が電気分解し、正極（陽極）から $\text{酸素ガス}$（エ）、負極（陰極）から $\text{水素ガス}$（オ）が発生する。 よって（ア）硫酸鉛、（イ）二酸化鉛、（ウ）鉛、（エ）酸素ガス、（オ）水素ガスの組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

RC一次遅れ要素の折れ点角周波数は $\omega_c = \frac{1}{RC} = \frac{1}{10 \times 0.001} = 100 \text{ rad/s}$（ア）。 低い角周波数ではゲインはほぼ一定で、直流利得が $1$ 倍なので $20\log_{10}1 = 0 \text{ dB}$（イ）。$\omega_c$ より十分高い領域では、角周波数が10倍になるごとに $20 \text{ dB}$（ウ）減少する（$-20$ dB/dec）。 位相は高周波側でほぼ一定の $90^\circ$（エ）の遅れとなる。 よって（ア）100、（イ）0、（ウ）20、（エ）90の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

誤っているものを選ぶ。(5)は16進数 $(3\mathrm{D})_{16}$ を2進数に変換する記述である。$3 \to 0011$、$\mathrm{D} \to 1101$ なので $(3\mathrm{D})_{16} = (00111101)_2 = (111101)_2$ となる。選択肢は $(111011)_2$ としており誤り。 他は正しい。(1) $(6)_{16} \times 16 = (60)_{16}$（16倍は1桁シフト）。(2) $(1010101)_2 = 85$、$(57)_{16} = 5 \times 16 + 7 = 87$ で $87 > 85$。(3) $(1011)_2 = 8+2+1 = 11 = (11)_{10}$。(4) $(12)_{10} = (\mathrm{C})_{16}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

力率 $1.0$ の全負荷出力は $10 \text{ kW}$。効率 $97\%$ より、$\eta = \frac{10000}{10000 + P_{loss}} = 0.97$ から、全損失は $P_{loss} = \frac{10000}{0.97} - 10000 \approx 309 \text{ W}$。 全負荷での銅損と鉄損の比が $2:1$ なので、銅損は損失の $\frac{2}{3}$ を占める。 $P_c = \frac{2}{3} \times 309 \approx 206 \text{ W}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

変圧器の効率は、負荷率 $\alpha$ に対して銅損が $\alpha^2 P_c$、鉄損 $P_i$ が一定であり、$\alpha^2 P_c = P_i$ すなわち可変損＝固定損のとき最大となる。 全負荷では銅損 $P_c$、鉄損 $P_i = \frac{P_c}{2}$（比 $2:1$）なので、条件は $\alpha^2 P_c = \frac{P_c}{2}$、すなわち $\alpha^2 = \frac{1}{2}$。 よって $\alpha = \frac{1}{\sqrt{2}} \approx 0.707$、全負荷の $70.7 \, \%$ で効率最大となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

単相半波ダイオード整流回路のRL負荷で、$v(t) = v_R(t) + v_L(t)$ が成り立つ。出力電流 $i_d(t)$ が増加する $0 < \omega t < \theta_m$ の期間は $\frac{di_d}{dt} > 0$ なので $v_L(t) = L\frac{di_d}{dt} > 0$（ア）。$\omega t = \theta_m$ 以降は電流が減少に転じ $v_L(t) < 0$（イ）となる。 電源電圧が負になっても、Lに蓄えた磁気エネルギーが放出される間は電流が流れ続け、その磁気エネルギーが $0$（ウ）となる $\omega t = \pi + \beta$ で $i_d(t) = 0$ となる。 平均出力電圧 $V_d$ は $v(t)$ を $0 \sim \pi + \beta$（エ）の区間で積分して $2\pi$ で割って求まり、この区間で $v_L(t)$ の積分が $0$ になるため $V_d = V_R$ となる。 よって（ア）$v_L(t)>0$、（イ）$v_L(t)<0$、（ウ）0、（エ）$\pi+\beta$ の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

(a)より平均出力電圧は $0 \sim \pi + \beta$ の区間で電源電圧 $v(t) = \sqrt{2}\,V \sin\omega t$ を積分し、$2\pi$ で割って求める。 $V_d = \frac{1}{2\pi}\int_0^{\pi+\beta} \sqrt{2}\,V \sin\theta \, d\theta = \frac{\sqrt{2}\,V}{2\pi}\bigl[1 - \cos(\pi+\beta)\bigr] = \frac{\sqrt{2}\,V}{2\pi}(1 + \cos\beta)$ 実効値 $V = 100 \text{ V}$、$\beta = \frac{\pi}{6}$ で $\cos\beta = \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0.866$ を代入すると、 $V_d = \frac{\sqrt{2} \times 100}{2\pi}(1 + 0.866) = \frac{141.4}{6.28} \times 1.866 \approx 42 \text{ V}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

熱媒体を必要とせず真空中でも熱を伝えるのは $\text{熱放射}$（ア）である。二つの面の間の放射による熱流は、絶対温度の4乗差に比例し、$\Phi = S_2 F_{21} \sigma (T_2^4 - T_1^4)$（イ）で与えられる。 ここで $F_{21}$ は面どうしの見合いを表す $\text{形態係数}$（ウ）、$\sigma$ は $\text{ステファン・ボルツマン}$ 定数（エ、単位 $\text{W/(m}^2\text{·K}^4)$）である。 よって（ア）熱放射、（イ）$T_2^4 - T_1^4$、（ウ）形態係数、（エ）ステファン・ボルツマンの組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

熱伝導による熱流はフーリエの法則 $\Phi = \lambda \frac{A \, \Delta T}{d}$ で求める。ここで $\lambda = 0.26 \text{ W/(m·K)}$、断面積は直径 $1 \text{ m}$ の円なので $A = \pi \left(\frac{1}{2}\right)^2 = 0.785 \text{ m}^2$、温度差 $\Delta T = 350 - 270 = 80 \text{ K}$、高さ $d = 0.1 \text{ m}$。 $\Phi = 0.26 \times \frac{0.785 \times 80}{0.1} = 0.26 \times 628 \approx 163 \text{ W}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

誤っているものを選ぶ。JK-FFは、$J=1, K=0$ でセット（出力1）、$J=0, K=1$ でリセット（出力0）となる点は正しいが、$J=K=1$ のときはクロックごとに出力を $\text{反転}$（トグル）する。(2)は「$J$ と $K$ が共に1の場合には出力を保持する」としており誤り。 他は正しい。(1)のRS-FFは $R=1,S=0$ で0、$R=0,S=1$ で1を出力し、$R=S=1$ は禁止。(3)のT-FFはクロックごとに反転、(4)のD-FFは入力Dと一致した出力、(5)のカウンタ・レジスタ用途もいずれも正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

T-FFはクロックの立ち下がりごとに出力を反転する。1段目 $Q_1$ はクロック $C$ の立ち下がりごとに反転するので、$Q_1$ は $C$ を $\frac{1}{2}$ に分周した波形（周期が2倍）になる。 2段目 $Q_2$ は $Q_1$ を入力（クロック）として、$Q_1$ の立ち下がりごとに反転するので、$Q_2$ は $Q_1$ をさらに $\frac{1}{2}$ に分周した波形（$C$ の $\frac{1}{4}$ の周波数）になる。 この $Q_1, Q_2$ の組合せは2ビットの非同期カウンタ（リプルカウンタ）の動作となり、その関係を正しく表しているタイムチャートは(5)である。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5