電験三種「理論:電子理論・電気計測」一問一答(全47問)

正解：a. りん（P）

シリコンは4価の元素であり、これに5価の元素を加えると共有結合に使われない価電子が1個余り、これが自由電子となって多数キャリヤになる。りんは5価であるからドナーとして働き、n形半導体が得られるので正しい。ほう素、インジウム、ガリウムはいずれも3価の元素であり、価電子が1個不足して正孔を生じるアクセプタとして働く。これらを添加すると多数キャリヤが正孔であるp形半導体になるため、n形をつくる目的には適さず誤りである。

正解：b. 温度が上昇すると電子と正孔の対が増加し、導電率が大きくなる

真性半導体では熱エネルギーによって価電子帯の電子が伝導帯へ励起され、自由電子と正孔が必ず対で生成される。温度が高いほどこの対の数が増えるためキャリヤ密度が増加し、導電率は大きくなる（抵抗率は負の温度係数をもつ）ので正しい。温度上昇で導電率が小さくなるとする記述は、金属導体の性質であって半導体には当てはまらない。温度によらず一定とする記述も、キャリヤが熱励起で生じる事実に反する。自由電子だけが増えて正孔は増えないとする記述も、真性半導体では両者が対生成するので誤りである。

正解：c. 逆方向電圧を大きくすると空乏層の幅は狭くなり、接合容量は増加する

逆方向電圧を大きくすると接合部の電界が強まってキャリヤがさらに追い出されるため、空乏層の幅は「広くなる」。空乏層は誘電体、その両側の中性領域は電極とみなせるので、幅が広がると接合容量は「減少」する。したがって幅が狭くなり容量が増加するとする記述は誤りである。空乏層と拡散電位が生じること、順方向電圧で電位障壁が下がり多数キャリヤの拡散電流が増えること、拡散電位がバンドギャップの大きいシリコン（約0.7V）のほうがゲルマニウム（約0.3V）より大きいことは、いずれも正しい。

正解：c. 約0.7 V

順方向電圧降下は接合の拡散電位、すなわち材料のバンドギャップで決まる。シリコンのバンドギャップは約1.1eVで、実用電流域での順方向電圧はおよそ0.6〜0.7Vとなるため約0.7Vが正しい。約0.3Vはゲルマニウムダイオードやショットキーバリヤダイオードに相当する値であり、シリコンpn接合には小さすぎる。約0.1Vはこれよりさらに小さく該当する接合がない。約1.5Vは発光ダイオードなどバンドギャップの大きい化合物半導体素子に近い値であり、通常のシリコンダイオードでは大きすぎるため誤りである。

正解：a. 逆方向電圧を加え、降伏領域で端子電圧がほぼ一定になる性質を利用する

定電圧ダイオードは不純物濃度を高くしてツェナー降伏またはなだれ降伏を低い逆電圧で起こさせた素子で、逆方向の降伏領域では電流が大きく変化しても端子電圧がほとんど変わらない。この性質を基準電圧源や簡易定電圧回路に利用するので正しい。順方向電圧降下を利用するのは通常の整流用ダイオードの用法である。逆電圧で静電容量が変化する性質を利用するのは可変容量ダイオードである。光照射で起電力を生じるのは太陽電池（光起電力素子）の動作であり、いずれも定電圧ダイオードの用法ではない。

正解：b. 10.0

ダイオードの端子電圧が10Vで一定なので、直列抵抗500Ωの両端電圧は20-10=10Vとなり、そこを流れる全電流は10/500=0.02A=20mAである。負荷抵抗1kΩには10Vが加わるので負荷電流は10/1000=0.01A=10mAとなる。ダイオード電流は全電流から負荷電流を引いて20-10=10mAとなるから10.0が正しい。20.0は直列抵抗を流れる全電流をそのままダイオード電流とした誤り、10.0以外の5.0は分流を誤って半分にした値、30.0は全電流と負荷電流を加えた値であり、いずれも成り立たない。

正解：b. 可変容量ダイオード（バリキャップ）

pn接合に逆方向電圧を加えると空乏層が広がり、接合容量が小さくなる。この電圧-容量特性を積極的に利用したのが可変容量ダイオードで、制御電圧を変えることで同調周波数を電気的に変えられるため正しい。発光ダイオードは順方向電流を流して電子と正孔の再結合で光を放出させる素子である。ホトダイオードは逆バイアス下で光を受けて電流を生じる受光素子である。定電圧ダイオードは逆方向の降伏領域で端子電圧を一定に保つ素子であり、いずれも容量可変を目的とした素子ではないため誤りである。

正解：d. 49

エミッタ電流IEはコレクタ電流ICとベース電流IBの和であり、α=IC/IE、β=IC/IBと定義されるので、β=α/(1-α)の関係が成り立つ。α=0.98を代入するとβ=0.98/(1-0.98)=0.98/0.02=49となるから49が正しい。0.98はαの値そのものであり、βと取り違えている。50は1/(1-α)=1/0.02の値で、これはIE/IBに相当し、βより1だけ大きい。98はα×100として求めた値で、電流増幅率の定義式に基づかないため、いずれも誤りである。

正解：a. IC=4.0 mA、IE=4.02 mA

hFE=IC/IBであるからIC=200×20μA=4000μA=4.0mAとなる。エミッタ電流はキルヒホッフの電流則よりIE=IC+IB=4.0mA+0.02mA=4.02mAである。したがってIC=4.0mA、IE=4.02mAが正しい。IE=3.98mAとする組合せは、エミッタ電流をコレクタ電流からベース電流を差し引いて求めており、電流の向きの関係を取り違えている。IC=0.10mAとする組合せはhFEの乗算を行っていない。IC=10mAとする組合せはhFEを500相当としており、与えられた条件と合わないため誤りである。

正解：a. エミッタ接合を順方向、コレクタ接合を逆方向にバイアスする

増幅動作ではエミッタからベースへ多数キャリヤを注入する必要があるためエミッタ接合を順方向にし、注入されたキャリヤをコレクタが引き込めるようコレクタ接合を逆方向にする。この状態が活性領域であり正しい。両方の接合を順方向にすると飽和領域となりコレクタ・エミッタ間電圧がごく小さくなってスイッチのオン状態に相当する。両方を逆方向にすると遮断領域となり電流がほとんど流れずオフ状態になる。エミッタ接合を逆方向、コレクタ接合を順方向にすると逆活性動作となり電流増幅率が著しく小さく、増幅には適さないため誤りである。

正解：d. 接合形FETは、ゲート・ソース間に順方向電圧を加えて使用するのが普通である

接合形FETはゲートとチャネルの間のpn接合に「逆方向」電圧を加え、広がる空乏層でチャネル幅を絞ってドレイン電流を制御する。順方向電圧を加えるとゲート電流が流れて本来の高入力インピーダンスが失われ正常に動作しないため、この記述が誤りである。FETは電子または正孔の一方の多数キャリヤだけで動作するユニポーラ素子であること、ゲート電圧でドレイン電流を制御する電圧制御形であること、ゲート電流がほとんど流れず入力インピーダンスがバイポーラトランジスタより高いことは、いずれも正しい記述である。

正解：c. ゲート電圧が0Vのときドレイン電流はほとんど流れず、正のゲート電圧を加えるとチャネルが形成されて電流が流れる

エンハンスメント形はあらかじめチャネルが存在せず、ゲートにしきい値電圧を超える正電圧を加えるとp形基板の表面に電子が誘起されてnチャネルが形成され、初めてドレイン電流が流れる。ゲート電圧を大きくするほど電流は増加するので、この記述が正しい。ゲート電圧0Vで電流が流れ負電圧で減るのはデプレション形の特徴である。MOSFETのゲートは酸化膜で絶縁されており半導体と直接接触せず、直流のゲート電流は流れない。正のゲート電圧で電流が減少するとする記述も、nチャネル形の動作と逆であるため誤りである。

正解：b. 出力電圧は入力電圧と同位相である

エミッタ接地増幅回路ではベース電圧が上がるとコレクタ電流が増え、コレクタ抵抗での電圧降下が増すためコレクタ電圧は下がる。すなわち出力電圧は入力電圧と逆位相（位相差180度）になるので、同位相であるとする記述が誤りである。電流増幅度も電圧増幅度も大きく電力増幅度が三方式中最大であること、入力インピーダンスが数百Ω〜数kΩ程度と小さく出力インピーダンスが大きいこと、そのため一般の増幅段に最も広く使われることは、いずれも正しい記述である。

正解：a. 電圧増幅度はほぼ1で、入力インピーダンスが高く出力インピーダンスが低い

エミッタホロワはエミッタ電圧が入力電圧にほぼ追従するため電圧増幅度はおよそ1（1よりわずかに小さい）で入力と同位相、入力インピーダンスは高く出力インピーダンスは低い。この性質から緩衝増幅やインピーダンス変換に用いられるので正しい。電圧増幅度が非常に大きく逆位相となるのはエミッタ接地の特徴である。入力インピーダンスが低く出力インピーダンスが高いとする記述は事実と逆で、むしろインピーダンス変換に最も適する。電流増幅度がほぼ1になるのはベース接地回路の特徴であり、エミッタホロワの電流増幅度は大きいため誤りである。

正解：c. 6.0

出力側回路にキルヒホッフの電圧則を適用するとVCC=IC×RC+VCEであるからVCE=VCC-IC×RC=12-(3×10^-3)×(2×10^3)=12-6=6.0Vとなり6.0が正しい。3.0はコレクタ電流の数値をそのまま電圧としたもの、12.0はコレクタ抵抗での電圧降下を考慮せず電源電圧をそのまま答えたもので、負荷線上の動作点を求めていない。9.0はコレクタ抵抗での電圧降下を3Vと誤って計算した値であり、いずれも回路方程式と合わないため誤りである。

正解：b. 40

電圧増幅度は200/2=100倍である。電圧利得はG=20log10(電圧増幅度)で表されるので、G=20log10(100)=20×2=40dBとなり40が正しい。20は10log10(100)として電力利得の式を電圧比に適用した誤りである。60は増幅度を1000倍と取り違えた場合の値である。100は増幅度そのものの倍数であってデシベル値ではない。電圧比・電流比には係数20、電力比には係数10を用いる点を混同しないことが重要である。

正解：a. 増幅度が増大し、同時に増幅度の変動も小さくなる

負帰還は出力の一部を入力と逆位相で戻すため、閉ループ増幅度はA/(1+Aβ)となり必ず低下する。増幅度が「増大」するとする記述は負帰還の基本性質と矛盾するので誤りである。増幅度が下がる代わりに、帰還率が抵抗などの受動素子で決まるため素子のばらつきや温度変化の影響を受けにくくなること、利得帯域幅積が一定に保たれる中で利得が下がる分だけ帯域幅が広がること、非直線ひずみや回路内部で発生する雑音が低減されることは、いずれも負帰還の正しい効果である。

正解：a. 10.0

負帰還増幅回路の増幅度はAf=A/(1+Aβ)で与えられる。A=100、β=0.09を代入するとAβ=100×0.09=9であるから、Af=100/(1+9)=100/10=10.0となり10.0が正しい。9.0はAβの値そのものであって増幅度ではない。11.0は分母を1+Aβではなく別の値として計算した結果で式に合わない。90.9は帰還率を0.001としてAβ=0.1とした場合の値であり、与えられた帰還率と一致しない。負帰還では増幅度が1/(1+Aβ)倍に低下する点を確認するとよい。

正解：c. A級増幅は入力信号の全周期にわたってコレクタ電流が流れ、ひずみは少ないが効率は低い

A級増幅は動作点を負荷線の中央付近にとり、入力信号の全周期にわたってコレクタ電流が流れる。波形ひずみは小さいが、無信号時にも大きなコレクタ電流が流れて電力を消費するため効率が低く、理論最大効率は50%程度であるので正しい。B級は入力の半周期だけ電流が流れる方式で、理論最大効率は約78.5%とA級より高いため、全周期通電で効率が低いとする記述は誤りである。C級は半周期未満しか電流が流れず無信号時の電流は零で効率は最も高い。A級の無信号時電流が零で効率がほぼ100%とする記述も事実に反する。

正解：b. 90.0

正弦波の最大値はVm=√2×100≒141.4Vである。全波整流波形の平均値はVd=2Vm/π=2×141.4/3.14≒90.0Vとなるので90.0が正しい。45.0は単相半波整流の平均値Vm/π≒45Vであり、全波では負の半周期も反転して利用するためこの2倍になる。63.7は最大値100Vの正弦波を全波整流したときの平均値に相当し、実効値と最大値を取り違えている。100.0は入力の実効値そのもので、整流後の直流平均値ではないため誤りである。

正解：b. 単相全波整流回路の出力に含まれる脈動（リプル）の基本周波数は、電源周波数と等しい

単相全波整流では負の半周期も反転して出力に現れるため、電源1周期あたり2個の山ができる。したがって脈動の基本周波数は電源周波数の2倍となり、電源周波数と等しいとする記述は誤りである（電源周波数と等しくなるのは半波整流の場合）。半波の平均値Vm/πが全波の平均値2Vm/πの1/2であること、平滑コンデンサが放電により谷を埋めて脈動を減らすこと、4個のダイオードによるブリッジ構成なら中間タップ付き変圧器を使わずに全波整流できることは、いずれも正しい記述である。

正解：b. ホール効果

磁界中を運動するキャリヤがローレンツ力を受けて試料の側面に偏り、電流と磁界の双方に直交する方向に電位差を生じる現象がホール効果であり、磁束密度の測定やホール素子に応用されるので正しい。ゼーベック効果は異種金属の接合点に温度差を与えると熱起電力が生じる現象で、熱電対に利用される。ペルチェ効果は異種金属の接合部に電流を流すと熱の発生や吸収が起こる現象で、電子冷却に利用される。光電効果は物質に光を当てて電子が放出されたり起電力を生じる現象であり、いずれも磁界による横方向起電力とは異なる。

正解：c. ゲートに逆向きの電流を流すことによって、いつでもターンオフさせることができる

逆阻止3端子サイリスタはゲートによってオンさせることはできるが、ゲートによってオフさせることはできない。ターンオフには主電流を保持電流以下に減らすか、アノード・カソード間の電圧を逆にする必要がある。ゲート電流でいつでもターンオフできるとする記述は誤りで、これができるのはGTO（ゲートターンオフサイリスタ）である。pnpn4層3端子の構造をもつこと、順電圧下でゲート電流を与えるとターンオンすること、ターンオン後はゲート信号を除いても導通が自己保持されることは、いずれも正しい記述である。

正解：b. -2.0 V

理想演算増幅器では反転入力端子が仮想短絡により0Vとなり、入力端子には電流が流れ込まない。よって入力抵抗を流れる電流は0.2/(10×10^3)=20μAで、この電流がそのまま帰還抵抗を流れるため帰還抵抗の電圧降下は(20×10^-6)×(100×10^3)=2.0Vとなる。反転入力点を基準に出力側へ2.0V下がるので出力は-2.0Vとなり正しい。+2.0Vは極性を反転させていない誤りである。-20Vや+20Vは増幅度を100倍として計算した値で、増幅度は帰還抵抗と入力抵抗の比100k/10k=10であるため成り立たない。

正解：c. -1.0 V

反転増幅回路の電圧増幅度は -Rf/R1 = -50/10 = -5 である。したがって出力電圧は -5 × 0.20 = -1.0 V となり、入力とは逆極性になる。+1.2 V とする値は非反転増幅回路の式 (1+Rf/R1) を誤って当てはめたもので、この回路の構成には合わない。-0.040 V とする値は抵抗比を逆にして 0.20 ÷ 5 と計算した誤りである。+5.0 V とする値は増幅度そのものを出力電圧と取り違えたもので、単位も意味も異なる。

正解：a. 3.0 V

非反転増幅回路の電圧増幅度は 1 + Rf/R1 = 1 + 45/5.0 = 10 であるから、出力は 10 × 0.30 = 3.0 V であり、入力と同極性になる。2.7 V とする値は Rf/R1 = 9 だけを用い、非反転増幅特有の「1 を加える」項を落とした誤りである。-2.7 V とする値は反転増幅回路の式を当てはめており、非反転入力に信号を加える本回路では極性が反転しないため誤りである。0.033 V とする値は増幅ではなく分圧として計算した誤りである。

正解：b. 出力インピーダンスは無限大であり、負荷電流を取り出せない

理想演算増幅器の出力インピーダンスは 0 とみなすのが正しく、無限大とする記述は誤りである。出力インピーダンスが 0 だからこそ、負荷が変わっても出力電圧が変化せず、理想的な電圧源としてふるまう。入力インピーダンスが無限大で入力電流が 0 であること、開ループ電圧増幅度が無限大であること（これが仮想短絡の根拠になる）、周波数帯域幅が無限大であることは、いずれも理想演算増幅器の前提条件として正しい。

正解：d. -0.80 V

仮想短絡により反転入力端子は 0 V とみなせるので、各入力からの電流は 0.10/10 kΩ = 10 μA、0.20/20 kΩ = 10 μA となり、合計 20 μA が帰還抵抗に流れる。出力は -40 kΩ × 20 μA = -0.80 V である。-0.40 V とする値は一方の入力だけを計算した誤りである。-1.2 V とする値は (0.10+0.20) に 4 を掛けたもので、入力抵抗が異なることを無視している。+0.80 V とする値は反転動作による極性の反転を見落としている。

正解：d. 入力電圧を時間で積分した波形を出力する

仮想短絡により入力電流 vi/R がすべてコンデンサに流れ込むので、出力は vo = -(1/CR)∫vi dt となり積分回路として働く。方形波を加えると三角波が得られるのが特徴である。微分回路になるのは入力側にコンデンサ、帰還側に抵抗を置いた逆の構成であるため、この回路構成では成り立たない。基準電圧との比較で二値出力を得るのは帰還をかけない比較器の動作である。共振回路として位相を進めるという説明も、この回路の入出力関係とは無関係で誤りである。

正解：a. 電圧増幅度はほぼ 1 で、入力インピーダンスが高く出力インピーダンスが低いため、緩衝増幅器（バッファ）として用いられる

この構成は電圧フォロワ（ボルテージフォロワ）で、100 % の負帰還がかかり出力電圧は入力電圧に等しくなる。増幅度は 1 だが、入力インピーダンスが極めて高く出力インピーダンスが極めて低いので、前段と後段を分離するインピーダンス変換器として広く使われる。増幅度が -1 で位相反転するという説明は反転入力に信号を加える構成の話であり誤りである。出力を反転入力へ戻している以上、帰還がかからず増幅度が無限大になることはない。入力インピーダンスは高いので、信号源に負担をかけるという記述も誤りである。

正解：b. 帰還回路を含む一巡の利得の大きさが 1 以上で、一巡の位相が 0°（360°の整数倍）であること

発振の条件は、増幅器と帰還回路を一巡した利得の大きさが 1 以上であること、および一巡した位相が 0°（360°の整数倍）であることの二つで、これを満たすと入力がなくても信号が自己保持される。一巡利得が 1 未満では振動は減衰して止まるので、その条件では持続発振しない。負帰還は利得や波形ひずみを安定化させる働きであり、増やすほど発振しやすくなるという記述は逆で誤りである。出力インピーダンスの大小は発振条件そのものを決める量ではなく、無限大が条件とする記述も誤りである。

正解：b. 1.6 kHz

発振周波数は共振周波数 f = 1/(2π√(LC)) で求められる。LC = 0.100 × 0.10×10^-6 = 1.0×10^-8 であり、√(LC) = 1.0×10^-4 s である。したがって f = 1/(6.28×1.0×10^-4) ≒ 1.6×10^3 Hz = 1.6 kHz となる。0.16 kHz や 16 kHz とする値は 10 倍または 1/10 の桁違いで、平方根をとる段階の指数処理を誤った結果である。10 kHz とする値は 2π を掛けずに 1/√(LC) をそのまま周波数としたことなどによる誤りである。

正解：b. ウィーンブリッジ発振回路は、コイルとコンデンサの共振を利用したもので、マイクロ波帯の発振に用いられる

ウィーンブリッジ発振回路は抵抗とコンデンサで構成される CR 発振回路であり、コイルを用いず、数 Hz から数百 kHz 程度の低周波正弦波発振に使われる。コイルとコンデンサの共振によるマイクロ波帯用とする記述は誤りである。コイルを分割して中間点から帰還をとるのがハートレー、コンデンサを直列に分割して接続点から帰還をとるのがコルピッツであり、いずれも正しい。水晶振動子は Q が極めて高く、発振周波数の安定度が高いという記述も正しい。

正解：a. 増幅器による 180°の位相反転と、CR 移相回路による 180°の移相とを合わせ、一巡の位相を 360°として発振する

移相形 CR 発振回路は、エミッタ接地増幅器などの 180°の位相反転に、CR 回路を 3 段程度重ねて得た合計 180°の移相を加え、一巡で 360°（実質 0°）とすることで発振条件を満たす。CR 1 段で得られる位相差は 90°未満なので、1 段で 180°を得られるとする記述は誤りである。この回路は LC 共振を用いず、低周波用であるからマイクロ波・高周波向きとする記述も誤りである。静電容量を大きくすると時定数が増えて発振周波数は低くなるため、高くなるとする記述も誤りである。

正解：d. 等価回路の Q が極めて高く、温度変化や電源電圧の変動に対する周波数安定度が非常に高い

水晶振動子は圧電効果によって機械振動と電気振動が結びつく素子で、等価回路の Q が数万以上と極めて高い。そのため共振周波数が鋭く定まり、温度や電源電圧が多少変動しても発振周波数がほとんどずれず、時計や通信機の基準発振に使われる。逆に共振が鋭いため周波数を広範囲に可変することはできず、可変性を特長とする記述は誤りである。安定度が LC 発振回路より低いとする記述も事実に反する。振動の発生原理は電磁誘導ではなく圧電効果であるため、その記述も誤りである。

正解：a. 商用周波数の交流を直接加えると実効値を指示するので、交流電流計として広く用いられる

可動コイル形計器は電流の平均値に応答するため、正負が交互に入れ替わる交流を直接加えても平均値が 0 となり指針はほとんど振れない。したがって交流をそのまま実効値で指示するという記述は誤りで、交流測定には整流器を組み合わせた整流形として使う必要がある。永久磁石の磁界と可動コイル電流による電磁力で駆動トルクを得ること、駆動トルクが電流に比例するので目盛が平等目盛になること、感度が高く消費電力が小さいことは、いずれも正しい特徴である。

正解：a. 固定コイルの電流がつくる磁界で鉄片が磁化され、その吸引力または反発力で駆動トルクを得るもので、トルクが電流の 2 乗に比例するため交流の実効値を指示する

可動鉄片形は、固定コイルに流れる電流の磁界で可動鉄片と固定鉄片が同時に磁化され、その反発力（または吸引力）で指針を振らせる。駆動トルクが電流の 2 乗に比例するため交直両用で実効値を指示し、目盛は 2 乗目盛となる。構造が丈夫で安価なため、商用周波数の交流電流計・電圧計に広く使われる。永久磁石と可動コイルを用いる直流専用の構造は可動コイル形の説明である。静電力を利用して高電圧を測るのは静電形、熱電対の起電力を利用して高周波を測るのは熱電形の説明であり、いずれもこの計器の原理ではない。

正解：c. 交流の平均値に応答するが、正弦波の実効値を指示するように目盛られており、ひずみ波では誤差を生じる

整流形計器の可動部は整流後の電流の平均値で振れるが、目盛は正弦波の波形率 1.11（実効値÷平均値）を見込んで実効値表示にしてある。したがって正弦波なら正しい実効値を示すが、波形率の異なるひずみ波では指示に誤差を生じる。実効値に直接応答するのは電流力計形や熱電形であり、この計器には当てはまらない。最大値応答で 2 乗目盛になるという記述も原理と合わない。整流器によって交流を測定できるので、直流専用とする記述も誤りである。

正解：c. 誘導形計器は電極間に働く静電力を利用するもので、直流用の電力量計として用いられる

誘導形計器は、交流によって生じる移動磁界が円板に渦電流を誘導し、その電磁力で円板を回転させるもので、原理は静電力ではなく、また交流専用の電力量計として用いられる。したがって静電力を利用する直流用電力量計とする記述は誤りである。可動コイル形が永久磁石と可動コイルの電磁力による直流用であること、静電形が静電力を利用し高電圧測定に適すること、電流力計形が二つのコイルの電流による電磁力を利用して交直両用の電力計になることは、いずれも正しい。

正解：a. 測定電流による導体の発熱を熱電対で起電力に変換し可動コイル形計器で指示するもので、波形によらず実効値を指示でき、高周波電流の測定にも用いられる

熱電形計器は、測定電流が加熱線を流れるときのジュール熱を熱電対で直流起電力に変え、それを可動コイル形計器で読む構造である。発熱は電流の 2 乗に比例するので波形によらず実効値を指示でき、周波数の影響を受けにくいため高周波電流の測定に適する。平均値応答の直流専用とする記述は原理に反する。2 乗特性のため目盛は不平等（2 乗目盛）となり、平等目盛とする記述も誤りである。加熱線に電流を流して発熱させる以上、消費電力が極めて小さいとする記述も適切ではなく、過負荷にも弱い。

正解：d. 2.0 Ω

測定範囲の倍率は m = 50/5.0 = 10 である。全電流 50 mA のうち電流計に 5.0 mA、分流器に 45 mA が分かれて流れ、両者は並列なので端子電圧が等しい。18 × 5.0 = Rs × 45 より Rs = 90/45 = 2.0 Ω となる（Rs = ra/(m-1) = 18/9 = 2.0 Ω と同じ）。1.8 Ω とする値は ra/m として (m-1) を m と取り違えた誤りである。162 Ω とする値は ra(m-1) という倍率器の式を当てはめた誤りで、20 Ω も分流比の扱いを誤った値である。

正解：d. 180 kΩ

測定範囲の倍率は m = 300/30 = 10 である。倍率器は電圧計と直列に入るので同じ電流が流れ、300 V のうち電圧計に 30 V、倍率器に 270 V が分担される。抵抗は電圧に比例するから Rm = 20 × 270/30 = 180 kΩ となる（Rm = ra(m-1) = 20×9 = 180 kΩ と同じ）。200 kΩ とする値は ra×m として (m-1) を m と取り違えた誤りである。2.2 kΩ とする値は ra/(m-1) という分流器の式を用いた誤りで、20 kΩ は電圧計の内部抵抗そのものである。

正解：a. 内部抵抗 rv の電圧計の測定範囲を m 倍にするには、rv/(m-1) の倍率器を直列に接続すればよい

電圧計の測定範囲を m 倍にするために必要な倍率器の抵抗は rv(m-1) であり、rv/(m-1) とする記述は誤りである。たとえば m = 10 なら倍率器には電圧計の 9 倍の電圧を分担させる必要があるので、抵抗も 9 倍でなければならない。電流の一部を迂回させる分流器を電流計と並列に、電圧の大部分を分担させる倍率器を電圧計と直列に接続することは正しい。また電流計側の必要な分流器抵抗が ra/(m-1) になることも、分流器に (m-1) 倍の電流を流すという関係から正しい。

正解：c. 誤差率 -2.00 %、補正率 +2.04 %

誤差は（測定値-真値）= 196-200 = -4 V で、誤差率は真値を基準にとるので -4/200 = -0.0200、すなわち -2.00 % である。補正は（真値-測定値）= +4 V で、補正率は測定値を基準にとるので 4/196 = 0.0204、すなわち +2.04 % となる。誤差率が正で補正率が負とする組合せは符号が逆で誤りである。誤差率を -2.04 %、補正率を +2.00 % とする組合せは基準に用いる値が入れ替わっている。両方 2.00 % とする組合せは、分母が真値と測定値で異なることを見落とした誤りである。

正解：a. 6.0 V

電圧計を接続しないときの 60 kΩ の端子電圧（真値）は 12 × 60/(30+60) = 8.0 V である。しかし内部抵抗 60 kΩ の電圧計を並列に入れると合成抵抗は 60×60/(60+60) = 30 kΩ となり、回路は 30 kΩ と 30 kΩ の直列になるので指示値は 12 × 30/(30+30) = 6.0 V となる。誤差率は (6.0-8.0)/8.0 = -25 % で、電圧計の内部抵抗が被測定回路の抵抗に比べ十分大きくないことが原因である。8.0 V とする値は電圧計の影響を無視した真値そのものであり、4.0 V や 9.0 V は分圧比の扱いを誤った値である。

正解：c. 4.2 V

縦方向の幅は最大値の 2 倍（ピーク・ピーク値）を表すので、Vp-p = 2.0 × 6.0 = 12 V、最大値は Vm = 12/2 = 6.0 V である。正弦波の実効値は最大値を √2 で割るので 6.0/1.41 ≒ 4.2 V となる。6.0 V とする値は最大値そのもので、実効値への換算をしていない。8.5 V とする値はピーク・ピーク値 12 V をそのまま √2 で割った誤りである。12 V とする値はピーク・ピーク値をそのまま答えたもので、実効値ではない。

正解：a. 画面に表示された波形の縦方向の幅から、どのような波形であってもその交流の実効値を目盛からそのまま読み取ることができる

オシロスコープの垂直軸目盛は瞬時値の電圧を表すので、画面から直接読めるのはピーク・ピーク値や最大値であり、実効値は波形に応じた換算が必要である。正弦波なら最大値を √2 で割ればよいが、ひずみ波では単純な換算ができないため、どんな波形でもそのまま実効値が読めるとする記述は誤りである。垂直軸に電圧、水平軸に時間をとって波形を表示すること、掃引時間と 1 周期の目盛数から周期と周波数を求められること、10:1 プローブが入力容量と負荷を軽くして測定対象への影響を抑えることは、いずれも正しい。