今回は令和2年度 理論科目 A問題14を解説します。物理現象(計測・検出対象)と、それを検出する代表的なセンサの原理との組合せのうち、不適切なものを選ぶ問題です。
各センサが「どの物理現象を利用しているか」を押さえるのがポイント。圧電現象・ゼーベック効果・ピエゾ抵抗効果・ホール効果はよく出るので確実に対応づけましょう。
出題のポイント

令和2年度 理論科目 A問題14: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 【電気及び電子計測】 令和2年度 A問題14
物理現象と、その計測・検出のための代表的なセンサの原理との組合せとして、不適切なものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
物理現象(計測・検出対象) センサの原理 (1) 光 電磁誘導に関するファラデーの法則 (2) 超音波 圧電現象 (3) 温度 ゼーベック効果 (4) 圧力 ピエゾ抵抗効果 (5) 磁気 ホール効果
ポイント解説:不適切は(1)、光には電磁誘導のファラデーの法則は使わない
(1)が不適切。光(光量)を検出するセンサは、光電効果(光電子放出)や光導電効果、光起電力効果(フォトダイオード)などを利用する。「電磁誘導に関するファラデーの法則」は、磁束の時間変化でコイルに起電力が生じる現象で、光の計測とは無関係。よって組合せとして不適切で、答えは(1)。
他は正しい:(2)超音波センサは圧電現象(圧電素子に力を加えると電圧が生じ、逆に電圧で振動する)を利用。(3)温度は熱電対のゼーベック効果(2種金属の接点温度差で起電力)。(4)圧力は半導体のピエゾ抵抗効果(ひずみで抵抗が変化)。(5)磁気はホール効果(磁界中の電流にローレンツ力で電圧が生じる)。
問題の解説
STEP1 各センサの原理を確認
(2)超音波=圧電、(3)温度=ゼーベック、(4)圧力=ピエゾ抵抗、(5)磁気=ホール。すべて正しい。
STEP2 (1)の検討
光の検出は光電効果など。電磁誘導のファラデーの法則は磁束変化用で光と無関係。
STEP3 結論
不適切なのは(1)。
答え:(1)
💡 覚え方
超音波=圧電現象、温度=ゼーベック効果、圧力=ピエゾ抵抗効果、磁気=ホール効果。光=光電効果・光導電効果など(電磁誘導のファラデーの法則ではない)。
⚠️ よくある間違い
「ファラデーの法則(電磁誘導)」と光を混同しない。光の偏光を回すのはファラデー効果(別物)。センサは対象とその物理原理をセットで暗記する。
まとめ
| (1)不適切 | 光←電磁誘導のファラデーの法則(無関係) |
| (2) | 超音波←圧電現象(正) |
| (3) | 温度←ゼーベック効果(正) |
| (4) | 圧力←ピエゾ抵抗効果(正) |
| (5) | 磁気←ホール効果(正) |
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