電気及び電子計測39【電験3種 理論】オシロスコープの偏向電極と波形の対応・波形測定を攻略する！平成20年度 B問題16 完全解説

今回は平成20年度 理論科目 B問題16を解説します。ブラウン管オシロスコープの偏向電極（垂直・水平）に加える電圧と蛍光面に現れる波形の対応(a)、及び垂直感度・掃引時間から波形の各値を求める(b)の問題です。

オシロスコープは、垂直偏向電極で電圧に比例して輝点を上下に、水平偏向電極ののこぎり波（掃引）で輝点を左右に動かします。両方を同時に加えると、時間軸上に電圧波形が描かれます。

出題のポイント

平成20年度 理論科目 B問題16：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20年度 B問題16

　ブラウン管オシロスコープの偏向電極に加える電圧と蛍光面に現れる波形について、次の(a)及び(b)に答えよ。

(a) 垂直偏向電極のみに正弦波交流を加えたとき、水平偏向電極のみにのこぎり波を加えたとき、両電極に同時に加えたときの、蛍光面に現れる波形をそれぞれ図から選ぶ。

(b) 垂直感度0.1V/div、掃引時間0.2ms/divに設定したオシロスコープで2つの正弦波電圧v_a、v_bを観測した。図の波形から、v_aの実効値、v_bの周波数、v_aの周期、及び両波形の位相差を求める。

(a) 垂直偏向電極のみに正弦波、水平偏向電極のみにのこぎり波、両電極に同時に加えたときの各波形の組合せとして、正しいものを選ぶ（正解は(3)）。

(b) 垂直感度0.1V/div、掃引時間0.2ms/divのオシロで観測した波形の、v_aの実効値・v_bの周波数・v_aの周期・位相差の組合せとして、最も近いものを選ぶ。

（1）0.21V ／ 1.3kHz ／ 0.4ms ／ π/4
（2）0.42V ／ 1.3kHz ／ 0.4ms ／ π/3
（3）0.42V ／ 2.5kHz ／ 0.4ms ／ π/3
（4）0.21V ／ 1.3kHz ／ 0.4ms ／ π/4
（5）0.42V ／ 2.5kHz ／ 0.8ms ／ π/2

ポイント解説：偏向の原理と、目盛×感度による読み取り

(a) 垂直偏向電極のみに正弦波を加えると、輝点は上下にだけ振れるので蛍光面には縦の直線が現れる。水平偏向電極のみにのこぎり波（掃引電圧）を加えると、輝点は左右に動き横の直線になる。両方を同時に加えると、水平方向が時間軸、垂直方向が電圧となり、時間に沿った正弦波形が描かれる。よって(a)は(3)。

(b) 波形の縦の目盛数×垂直感度で振幅、横の目盛数×掃引時間で周期が読める。v_aの実効値＝波高値0.3V（3目盛×0.1V）÷√2≒0.21V。v_bの周波数＝1/周期≒1.3kHz。v_aの周期＝目盛×0.2ms＝0.4ms。位相差＝(ずれの目盛/1周期の目盛)×2π＝π/4。よって(b)は(1)。

問題の解説

STEP1　(a)偏向の対応

垂直に正弦波→縦線、水平にのこぎり波→横線、両方→波形表示。(a)=(3)。

STEP2　振幅・周期の読み取り

実効値=波高値0.3V/√2≒0.21V、周期=目盛×0.2ms=0.4ms、周波数=1/周期。

STEP3　位相差

位相差=(ずれ目盛/1周期目盛)×2π=π/4。(b)=(1)。

答え：(a)-(3)，(b)-(1)

まとめ

(a)	縦線/横線/波形表示→(3)
va実効値	0.3V/√2≒0.21V
va周期	目盛×0.2ms=0.4ms
位相差	(ずれ/1周期)×2π=π/4
(b)	0.21V/1.3kHz/0.4ms/π/4→(1)

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