第三種電気主任技術者・2022年度 上期・理論

2022年度 上期 理論 問16(b)

図は、抵抗 Rab[kΩ] R_{ab} \mathrm{[k\Omega]} のすべり抵抗器、抵抗 Rd[kΩ] R_d \mathrm{[k\Omega]} 、抵抗 Re[kΩ] R_e \mathrm{[k\Omega]} と直流電圧 Es=12V E_s = 12 \mathrm{V} の電源を用いて、端子H, G間に接続した未知の直流電圧 Ex[V] E_x \mathrm{[V]} を測るための回路である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
ただし、端子Gを電位の基準(0V)とする。

次に、直流電圧3Vの電源を取り外し、未知の直流電圧 Ex[V] E_x \mathrm{[V]} の電源を端子H, G間に接続した。ただし、端子Gから見た端子Hの電圧を Ex[V] E_x \mathrm{[V]} とする。抵抗 Rd=2kΩ R_d=2 \mathrm{k\Omega} 、抵抗 Re=22kΩ R_e=22 \mathrm{k\Omega} としてすべり抵抗器の接触子Cの位置を調整し、すべり抵抗器の端子Bと接触子C間の抵抗 Rbc=12kΩ R_{bc}=12 \mathrm{k\Omega} としたときに、検流計の電流が零となった。このときの Ex[V] E_x \mathrm{[V]} の値として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

2022年度 上期 理論 問16(b)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2022年度 上期 理論 問16(b)

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正答:(1)

要点

正解は(1)。(a)で求めたすべり抵抗器24kΩを使い、抵抗比が変わったときのC点電位をG点基準で求めます。平衡時はそのC点電位が未知電圧になります。

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(a)で求めた Rab=24kΩR_{ab}=24\mathrm{k\Omega} を使い、変更後の抵抗比からC点の電位を求めます。
Rd=2,Re=22 R_d=2, R_e=22 。Rbc=12 R_{bc}=12 。
VB=−12×222+22=−12×2224=−11V V_B = -12 \times \dfrac{22}{2+22} = -12 \times \dfrac{22}{24} = -11 \mathrm{V} 。
VC=−11+12×1224=−11+6=−5V V_C = -11 + 12 \times \dfrac{12}{24} = -11 + 6 = -5 \mathrm{V} 。
平衡条件より Ex=VC=−5V E_x = V_C = -5 \mathrm{V} 。

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