直流回路15【電験3種 理論】2電源回路で6Ωの端子電圧をミルマンで求める!令和5年度下期 A問題6 完全解説

電験3種 理論科目【電磁気(直流回路)】令和5年度下期 A問題6 ミルマンの定理で中央抵抗の端子電圧を求める

今回は令和5年度下期 理論科目 A問題6を解説します。2つの電源(21V・14V)と3つの抵抗(5Ω・6Ω・10Ω)からなる回路で、中央の抵抗6Ωの端子間電圧V〔V〕を求める問題です。

中央の節点電圧を求めるにはミルマンの定理が便利です。各枝の(起電力÷抵抗)の和を、各枝のコンダクタンス(1÷抵抗)の和で割ると、一気に端子電圧が求まります。

出題のポイント

目次

令和5年度下期 理論科目 A問題6:問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 理論科目 直流回路 令和5年度下期 A問題6 問題文
令和5年度下期 理論科目 A問題6 問題文

電験3種 理論科目 【電気回路(直流回路)】 令和5年度下期 A問題6

 図のような直流回路において、抵抗6Ωの端子間電圧の大きさVの値〔V〕として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)2 (2)5 (3)7 (4)12 (5)15〔V〕

図 2電源(21V・14V)と抵抗(5Ω・6Ω・10Ω)からなる直流回路(問題図)
図 2電源(21V・14V)と抵抗(5Ω・6Ω・10Ω)からなる直流回路(問題図)

ポイント解説:ミルマンの定理で中央の端子電圧を一発計算

中央の抵抗6Ωにかかる電圧Vは、その節点の電位そのものです。ミルマンの定理を使えば一度に求まります。

V=〔各枝の(起電力÷抵抗)の和〕÷〔各枝の(1÷抵抗)の和〕で計算します。6Ωの枝は起電力0です。

問題の解説

STEP1 ミルマンの式を立てる

$$V=\frac{\dfrac{21}{5}+\dfrac{14}{10}}{\dfrac{1}{5}+\dfrac{1}{10}+\dfrac{1}{6}}$$

STEP2 分子・分母を計算する

分子=4.2+1.4=5.6。分母=6/30+3/30+5/30=14/30=7/15。

STEP3 Vを求める

$$V=\frac{5.6}{7/15}=5.6\times\frac{15}{7}=12\;[\mathrm{V}]$$したがって(4)です。

答え:(4)(V=12V)

💡 覚え方
中央抵抗の端子電圧はミルマンの定理:V=Σ(E/R)÷Σ(1/R)。6Ω枝は起電力0なので分子には入らない。

⚠️ よくある間違い
6Ωの枝を分子(起電力の項)に入れないこと(起電力0)。分母には全ての枝の1/Rを入れる。

まとめ

分子21/5+14/10=5.6
分母1/5+1/10+1/6=7/15
V5.6÷(7/15)
答えV=12V …(4)

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