電気及び電子計測23【電験3種 理論】有効数字と単位の取扱いが正しい計算式を選ぶ!平成29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)】平成29年度 A問題14 正しいのは(5):W=½CV²=0.5×2.4×0.5×0.5=0.3J(単位F・V²=Jも正しい)

今回は平成29年度 理論科目 A問題14を解説します。計測で得た測定値を用いた5つの計算式のうち、有効数字と単位の取扱いがともに正しいものを選ぶ問題です。

足し算・引き算は小数点以下の桁で、掛け算・割り算は有効数字の桁数で丸めるのが原則。さらに単位(次元)が正しく変換・計算されているかもチェックします。

出題のポイント

目次

平成29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 平成29年度 A問題14 問題文
平成29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】 平成29年度 A問題14

 次の(1)〜(5)は、計測の結果、得られた測定値を用いた計算である。これらのうち、有効数字と単位の取り扱い方がともに正しいものを一つ選べ。

(1)0.51 V + 2.2 V = 2.71 V
(2)0.670 V ÷ 1.2 A = 0.558 Ω
(3)1.4 A × 3.9 ms = 5.5×10−6 C
(4)0.12 A − 10 mA = 0.11 m
(5)0.5 × 2.4 F × 0.5 V × 0.5 V = 0.3 J

ポイント解説:正しいのは(5)、有効数字と単位の両方を確認

(5)が正しい。これはコンデンサの蓄積エネルギーW=½CV²の式。0.5×2.4×0.5×0.5=0.3J。単位もF×V×V=(C/V)×V×V=C×V=J で正しい。有効数字も適切。よって答えは(5)。

他の誤り:(1)足し算は小数点以下の桁を最も粗い方に合わせる。2.2Vは小数第1位までなので、和は2.7V(2.71Vは桁が多すぎ)。(2)割り算は有効数字の少ない方(1.2は2桁)に合わせ0.56Ω(0.558は3桁で多い)。(3)ms=10−3sなので1.4×3.9×10−35.5×10−3C(10−6は指数の誤り)。(4)電流の引き算なので単位はA。0.12−0.010=0.11A(単位がmになっていて誤り)。

問題の解説

STEP1 (5)を確認

W=½CV²=0.5×2.4×0.5×0.5=0.3J。単位F・V²=Jも正しい。

STEP2 和・差の有効数字

(1)2.2Vに合わせ2.7V、(4)は単位がA(0.11A)で式(4)は誤り。

STEP3 積・商と単位換算

(2)は2桁で0.56Ω、(3)はms=10⁻³で5.5×10⁻³C。よって正しいのは(5)。

答え:(5)

💡 覚え方
加減算は小数点以下の桁を粗い方に合わせる。乗除算は有効数字の桁数の少ない方に合わせる。単位換算(ms=10⁻³s、mA=10⁻³A)と次元(F・V²=J)も必ず確認する。

⚠️ よくある間違い
(1)は2.7V、(2)は0.56Ω、(3)は5.5×10⁻³C、(4)は0.11A。有効数字だけでなく単位(m→A、10⁻⁶→10⁻³)の誤りも見落とさない。

まとめ

(5)正W=½CV²=0.3J(単位F・V²=Jも正)
(1)誤2.71V→2.7V(和は桁を合わせる)
(2)誤0.558Ω→0.56Ω(2桁)
(3)誤5.5×10⁻⁶C→5.5×10⁻³C(ms=10⁻³)
(4)誤0.11m→0.11A(単位が誤り)

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