第三種電気主任技術者・2015年度・理論

2015年度 理論 問15(b)

図のように、a-b間の長さが15cm、最大値が30Ωのすべり抵抗器 R R 、電流計、検流計、電池 E0 E_0 [V]、電池 Ex E_x [V] が接続された回路がある。この回路において次のような実験を行った。
実験I: 図1でスイッチSを開いたとき、電流計は200mAを示した。
実験II: 図1でスイッチSを閉じ、すべり抵抗器 R R の端子cをbの方向へ移動させて行き、検流計が零を指したとき移動を停止した。このとき、a-c間の距離は4.5cmであった。
実験III: 図2に配線を変更したら、電流計の値は50mAであった。
次の(a)及び(b)の問に答えよ。
ただし、各計測器の内部抵抗及び接触抵抗は無視できるものとし、また、すべり抵抗器 R R の長さ [cm] と抵抗値 [Ω \Omega ] とは比例するものであるとする。

電池 ExE_x の内部抵抗の値 [Ω\Omega ] として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

2015年度 理論 問15(b)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2015年度 理論 問15(b)

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正答:(5)

要点

正解は(5)。すべり抵抗器の抵抗率は、30 Ω/15 cm=2 Ω/cm 30\,\Omega / 15\,\text{cm} = 2\,\Omega/\text{cm} です。

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すべり抵抗器の抵抗率は、30 Ω/15 cm=2 Ω/cm 30\,\Omega / 15\,\text{cm} = 2\,\Omega/\text{cm} です。

Ex E_x の内部抵抗
実験III(図2)では、電池 Ex E_x を電源として、すべり抵抗器全体(R=30 Ω R = 30\,\Omega )と電流計が直列に接続されています。
このとき電流計は 50 mA=0.05 A 50\,\text{mA} = 0.05\,\text{A} を示しました。
Ex E_x の内部抵抗を rx r_x とすると、オームの法則より:
0.05=ExR+rx 0.05 = \dfrac{E_x}{R + r_x}
これに Ex=1.8 E_x = 1.8 、R=30 R = 30 を代入します。
0.05=1.830+rx 0.05 = \dfrac{1.8}{30 + r_x}
30+rx=1.80.05=36 30 + r_x = \dfrac{1.8}{0.05} = 36
rx=36−30=6.0 Ω r_x = 36 - 30 = 6.0\,\Omega

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