電気及び電子計測4【電験3種 理論】電気計器(クランプメータ・電子電圧計・接地/絶縁抵抗計)の正誤を判定する!令和6年度上期 A問題14 完全解説

電験3種 理論科目 電気及び電子計測 令和6年度上期 A問題14 クランプメータと絶縁抵抗計!記述の正誤は?

今回は令和6年度上期 理論科目 A問題14を解説します。クランプメータ・電子電圧計・ホイートストンブリッジ・接地抵抗計・絶縁抵抗計という代表的な電気計器の記述のうち、正しいものを選ぶ問題です。

各計器の「何を・どうやって測るか」を押さえるのがポイント。特に接地抵抗計(接地電極と大地間の抵抗)と絶縁抵抗計(配線・機器の絶縁抵抗)の役割を取り違えないようにしましょう。

目次

令和6年度上期 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6年度上期 A問題14 問題文
令和6年度上期 理論科目 A問題14 問題文

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター「令和6年度上期 第三種電気主任技術者試験」理論科目 A問題14

電験3種 理論科目 【電気及び電子計測】 令和6年度上期 A問題14

 電気計器に関する記述として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)クランプメータは、電線に流れる電流による磁界をはかることで電流が測定できるため、磁界が打ち消し合うように電線1本のみをクランプする。
(2)電子電圧計は、増幅器と可動コイル形計器を組み合わせたもので、内部抵抗が小さく、電圧の測定範囲が数μVから100V程度である。
(3)ホイートストンブリッジは抵抗を精密に測定できる。
(4)接地抵抗計は、屋内配線や機器などの絶縁抵抗を測定する。
(5)絶縁抵抗計は、接地電極と大地との間の抵抗を測定する。

出題のポイント:(4)と(5)は名前を入れ替えただけ

「接地抵抗計」と「絶縁抵抗計」の役割を入れ替えた肢が2つ並んでいますどちらも誤り——この2つは名前のとおりの働きをします

残る(1)(2)(3)のうち、正しいのは(3)「ホイートストンブリッジは抵抗を精密に測定できる」零位法の代表例で、間違いようがありません

計器と測定対象の対応
$$\text{接地抵抗計}\rightarrow\text{接地電極と大地の間の抵抗}$$$$\text{絶縁抵抗計(メガー)}\rightarrow\text{電路と大地の間の絶縁抵抗}$$

名前がそのまま測る対象を表しています入れ替えた肢は、その一点だけで誤りと分かります。

解説:5つの記述を順に確かめる

(1) クランプメータは磁界が打ち消し合うように電線1本のみをクランプ → 誤り

クランプメータは、電線のまわりの磁界を測って電流を求めます2本以上(往きと帰り)を一緒に挟むと磁界が打ち消し合ってゼロ——だから1本だけ挟みます

つまり「打ち消し合わないように1本だけ挟む」のが正しい説明です。選択肢は理由が逆——結論は合っているのに理由が違うという巧妙な誤りです。

(2) 電子電圧計は内部抵抗が小さい → 誤り

電子電圧計は増幅器で信号を増幅してから可動コイル形で読む方式です。増幅器の入力インピーダンスは非常に大きい——だから内部抵抗は【大きい】

入力抵抗が大きいからこそ、微小電圧(数µV)でも回路を乱さずに測れるのです。「小さい」では長所が消えてしまいます

(3) ホイートストンブリッジは抵抗を精密に測定できる → ★正しい

可変抵抗を調整して検流計の指示をゼロにする零位法です。平衡時には検流計に電流が流れないので、検流計の目盛りの精度が結果に影響しません

読むのは「調整した既知抵抗の値」だけ——だから既知抵抗の精度がそのまま測定精度になります。0.01 %級の測定も可能です。

(4) 接地抵抗計は絶縁抵抗を測定 → 誤り

接地抵抗計が測るのは、接地電極と大地の間の抵抗です。補助接地棒を2本打ち込んで、電位降下法で測ります

(5) 絶縁抵抗計は接地電極と大地の間の抵抗を測定 → 誤り

絶縁抵抗計(メガー)が測るのは、電路と大地の間や電線相互の絶縁抵抗です。直流の高電圧(125/250/500 V など)をかけて、流れる漏れ電流から抵抗を求めます

答え正しいのは(3)

誤答の正体:4つの誤りの作り方

選択肢誤りの作り方正しくは
(1)理由を逆にした打ち消し合わないように1本だけ挟む
(2)大小を逆にした内部抵抗は大きい
(3)◎ 正しい
(4)測定対象を入れ替えた接地抵抗を測る
(5)測定対象を入れ替えた絶縁抵抗を測る

(4)(5)は2つセットで消せます互いの役割を交換しただけなので、どちらか一方が正しければもう一方は誤り——ところが両方とも入れ替わっているので両方誤りです。

「正しいものを選べ」という問題では、確実に誤りと分かる肢から消すのが定石です。本問なら(4)(5)を先に消して、3つに絞れます

⚠️ よくある間違い
(1)は結論(1本だけ挟む)が正しいので、うっかり○にしがちです。「磁界が打ち消し合うように」という理由の部分が誤り——正誤問題では文の後半まで読むことを徹底してください。

深掘り①:クランプメータの原理

電線に電流が流れると、そのまわりに同心円状の磁界ができます(アンペアの右ねじの法則)。クランプで囲んで磁界を測れば、電流が分かります

$$\oint H\,dl=I\quad(\text{アンペアの周回積分の法則})$$
❶ 原理
囲んだ電流の合計が分かる
$$\text{往きと帰りを両方囲むと}\ I+(-I)=0$$
❷ 2本挟むと
だから1本だけ挟む

電線を切らずに測れるのが最大の利点です。回路を止めずに電流が測れる——保守点検で欠かせない計器です。

逆にこの性質を利用したのが漏電遮断器です。往きと帰りを両方囲んで、差がゼロでなければ漏電——零相変流器(ZCT)の原理です。

深掘り②:接地抵抗計と絶縁抵抗計

接地抵抗計絶縁抵抗計(メガー)
測るもの接地電極と大地の間の抵抗電路と大地・電線相互の絶縁抵抗
抵抗の桁数Ω〜数百ΩMΩ以上
加える電圧低い交流直流の高電圧(125〜1000 V)
方法補助接地棒2本で電位降下法漏れ電流から抵抗を計算
目的感電・雷害の防止性能を確認絶縁の劣化を確認

接地抵抗は「小さいほど良い」、絶縁抵抗は「大きいほど良い」——求める方向が正反対です。目的を考えれば取り違えません

接地抵抗が小さいほど、地絡電流が大地へ逃げやすく、機器の電位上昇が抑えられます絶縁抵抗が大きいほど、漏れ電流が小さく安全です。

接地抵抗計に交流を使うのは、直流だと大地の電気分解や成極電圧の影響を受けるからです。絶縁抵抗計に直流を使うのは、静電容量の影響を避けるため——それぞれ理由があります

深掘り③:電子電圧計の構成

電子電圧計は「増幅器+可動コイル形計器」です。微小電圧をまず増幅してから、感度のよい可動コイル形で読みます

項目電子電圧計普通の可動コイル形電圧計
入力抵抗非常に大きい(MΩ級)数十kΩ〜
測定範囲数µV〜100 V程度数V〜
電源必要(増幅器を動かす)不要
周波数特性広い直流のみ

増幅器が入ることで、感度も入力抵抗も飛躍的に向上します。代償は電源が必要になること——それでも利点が大きいので広く使われます

💡 覚え方
電圧計は入力抵抗が【大きい】ほど良い——電子電圧計もディジタル電圧計も同じ。「内部抵抗が小さい」と書いてあれば、電圧計の説明としてはまず誤りです。

深掘り④:計器の名前と測定対象の一覧

計器測るもの原理・方式
クランプメータ電線に流れる電流まわりの磁界を検出
接地抵抗計接地抵抗補助接地棒+電位降下法
絶縁抵抗計(メガー)絶縁抵抗直流高電圧と漏れ電流
ホイートストンブリッジ中〜高抵抗零位法(平衡を取る)
ケルビンダブルブリッジ低抵抗接触抵抗の影響を除く工夫
電位差計起電力・電圧零位法(既知電圧と釣り合わせる)

抵抗の大きさによって使う計器が変わります低抵抗はケルビンダブルブリッジ、中〜高抵抗はホイートストンブリッジ、絶縁抵抗(MΩ以上)はメガー——桁で使い分けます

⏱️ 本番での進め方
❶ 名前を入れ替えた肢(接地/絶縁)を先に消す——2つ同時に消える。
❷ 電圧計系は「内部抵抗が大きい」が正しい——小さいと書いてあれば誤り。
❸ 理由の部分まで読む——結論が正しくても理由が逆なら誤り。
❹ 残った肢が定義どおりなら、それが正解

出題履歴:計器の名前と役割は基本中の基本

接地抵抗計と絶縁抵抗計の取り違えは、繰り返し出題される定番の誤りです。法規科目の絶縁抵抗・接地抵抗の基準値ともつながるので、あわせて押さえておくと効率的です。

この分野はほぼ毎年どこかで出題されます。手を動かして解ける状態にしておけば、本番で確実に得点できます。

まとめ

(3)正ホイートストンブリッジ=抵抗を精密測定
(1)誤クランプは1本のみ(磁界が打ち消し合わない)
(2)誤電子電圧計は内部抵抗が大きい
(4)(5)誤接地抵抗計と絶縁抵抗計の説明が逆
答え(3)

▼あわせて解きたい関連問題
・ホイートストンブリッジの平衡条件(電気及び電子計測3):【理論】令和6年度下期 B問題16

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