今回は平成19年度 理論科目 B問題16を解説します。(a)可動コイル形計器の動作原理に関する空欄、(b)アイルトン分流器で150mAと1Aの2レンジをもつ多重範囲電流計の抵抗R1・R2を求める問題です。
可動コイル形は電流の1乗に比例するトルクで動き、平均値を指示します。多重範囲電流計は、電流計に流せる最大電流(ここでは10mA)を基準に、各レンジで分流の式を立てて連立します。
出題のポイント

平成19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19年度 B問題16
可動コイル形計器について、次の(a)及び(b)に答えよ。
(a) 可動コイル形計器の駆動トルクは、コイルに流れる電流の(ア)に比例する。脈流を加えたとき、可動部の(イ)が大きいと指針の振動は抑えられ、計器は電流の(ウ)を指示する。この計器を電圧計として使うときは(エ)を直列に接続して測定範囲を拡大する。
(b) 内部抵抗ra=2Ω、最大目盛Im=10mAの可動コイル形計器に抵抗R1・R2を組み合わせ、最大目盛150mAと1Aの多重範囲電流計を作る。R1[Ω]とR2[Ω]の値を求める。
(a) 可動コイル形計器の原理に関する空欄(ア)(イ)(ウ)(エ)の組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(ア) (イ) (ウ) (エ) (1) 1乗 慣性 平均値 倍率器 (2) 2乗 慣性 実効値 倍率器 (3) 1乗 摩擦 平均値 分流器 (4) 2乗 慣性 平均値 倍率器 (5) 1乗 慣性 実効値 分流器 (b) 内部抵抗ra=2Ω・最大目盛10mAの可動コイル形計器で150mAと1Aを測る多重範囲電流計の抵抗(R1[Ω]、R2[Ω])の組合せとして、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(R1) (R2) (1) 0.12 0.021 (2) 0.021 0.12 (3) 0.14 0.020 (4) 0.12 0.14 (5) 0.020 0.021
ポイント解説:可動コイル形は1乗・平均値、分流の2式を連立
(a) 可動コイル形は永久磁石の磁界と電流の積でトルクが生じ、電流の(ア)1乗に比例する。脈流では可動部の(イ)慣性が振動を抑え、指針は電流の(ウ)平均値を指示する。電圧計にするときは(エ)倍率器(直列抵抗)で範囲を広げる(電流計なら分流器)。よって(a)は(1)。
(b) 計器は最大10mAまで。150mAレンジ(分流器=R1+R2):計器10mAの電圧=分流140mAの電圧より 10×2=140×(R1+R2) → R1+R2=1/7Ω。1Aレンジ(分流器=R2、計器側=ra+R1):10×(2+R1)=990×R2 → R1=99R2−2。連立して R2≒0.021Ω、R1≒0.12Ω。よって(b)は(1)。
問題の解説
STEP1 (a)可動コイル形
電流の1乗に比例、慣性で振動抑制、平均値を指示、電圧計は倍率器。(a)=(1)。
STEP2 150mAの式
10×2=140×(R1+R2)→R1+R2=1/7Ω。
STEP3 1Aの式と連立
10×(2+R1)=990×R2→R1=99R2−2。連立してR2≒0.021、R1≒0.12Ω。(b)=(1)。
答え:(a)-(1),(b)-(1)
💡 覚え方
可動コイル形=電流の1乗に比例(平均値応答・直流用)。電圧計は倍率器(直列)、電流計は分流器(並列)。多重範囲電流計は各レンジで「計器の電圧=分流の電圧」を立て連立。
⚠️ よくある間違い
可動コイル形は電流の1乗(2乗は可動鉄片形等)、平均値を指示。150mAでは分流器がR1+R2、1Aでは分流器がR2で計器側にR1が入る。単位(mA→A)に注意。
まとめ
| (a) | 1乗/慣性/平均値/倍率器→(1) |
| 150mA | 10×2=140×(R1+R2)→R1+R2=1/7 |
| 1A | 10×(2+R1)=990×R2→R1=99R2−2 |
| (b) | R2≒0.021Ω、R1≒0.12Ω→(1) |
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