電気及び電子計測17【電験3種 理論】物理現象と代表的なセンサの原理の組合せ(不適切なものを選ぶ)!令和2年度 A問題14 完全解説

電験3種 理論科目【電磁気(電気及び電子計測)】令和2年度 A問題14 不適切は(1):光の検出に「電磁誘導のファラデーの法則」は無関係(光は光電効果など)

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

目次

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 問題文
令和2年度 理論科目 A問題14 問題文

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)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)

▼あわせて解きたい関連問題
・電流計損失と電力測定の誤差率(電気及び電子計測16):【理論】令和3年度 B問題16

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