第一種電気工事士(学科)「電気応用」一問一答(全17問)

正解：d. Ns＝120f／p

同期速度はNs＝120f／pで表され、周波数に比例し極数に反比例する。周波数と極数を入れ替えた式は関係が逆であるため誤り。60f・pは極数が増えるほど速くなる形となり実際と逆であるため誤り。残る式も次元・大小関係が実際と一致しないため誤り。

正解：b. 1800min⁻¹

Ns＝120×60／4＝1800min⁻¹となる。1500min⁻¹は50Hz・4極の場合の値であり条件と異なるため誤り。3600min⁻¹は2極の場合、900min⁻¹は8極の場合の値であり、いずれも極数の条件と一致しないため誤り。

正解：d. 同期速度と回転速度の差を同期速度で除した値で、負荷が増えると大きくなる

すべりs＝(Ns－N)／Nsで定義され、負荷が増えて回転速度が下がるほど大きくなる。分母は同期速度であり回転速度ではないため誤り。誘導電動機の回転速度は同期速度より低いためすべりは正の値となり、上回るとする記述は誤り。負荷により変化するため一定とする記述も誤り。

正解：b. 始動時の始動電流・始動トルクとも、全電圧始動の場合の約1/3になる

スターデルタ始動では始動時に巻線をスター結線とするため相電圧が1／√3となり、始動電流も始動トルクも全電圧始動時の約1/3になる。トルクも同時に低下するため、トルクが変わらないとする記述は誤り。3倍になるという記述は始動電流を抑える目的と正反対であるため誤り。始動時がスター、運転時がデルタであり、順序が逆の記述は誤り。

正解：a. 電源側3線のうち、いずれか2線を入れ替える

三相電源の3線のうち2線を入れ替えると相回転が逆になり、回転方向が反転する。3線すべてを入れ替えても相順は変わらないため回転方向は変わらず誤り。電圧や周波数を下げてもトルクや回転速度が変わるだけで回転方向は変わらないため誤り。

正解：b. 周波数を変えて回転速度を制御し、磁束を保つため電圧も周波数に応じて変化させる

汎用インバータはV/f一定制御に代表されるように、周波数とともに電圧も変化させて磁束を一定に保ちながら速度を制御する。電圧を定格のまま周波数だけ下げると磁束が過大となり過励磁になるため誤り。電圧のみの制御はすべりが増えるだけで効率的な速度制御にならないため誤り。極数切換は極数変換電動機の方式でありインバータ制御ではないため誤り。

正解：b. 照度の単位はlx(ルクス)で、単位面積あたりに入射する光束(lm/m²)を表す

照度は単位面積あたりの入射光束であり、単位はlx(＝lm/m²)である。lmは光束、cdは光度、cd/m²は輝度の単位であり、いずれも照度の単位ではないため誤り。

正解：a. 距離の2乗に反比例し、2倍で照度は1/4になる

点光源による照度は逆二乗の法則に従い、E＝I／r²で距離の2乗に反比例するため、距離が2倍になると1/4になる。1乗に反比例するとした記述は法則と異なるため誤り。距離が離れるほど暗くなるので比例するとする記述は誤り。距離に無関係とする記述も明らかに誤り。

正解：b. E＝F・N・U・M／A

平均照度は総光束に照明率と保守率を乗じ、被照面積で除してE＝FNUM／Aで求める。面積を分子に置く式や、照明率・保守率で除する式は、いずれも定義と逆であり誤り。灯数を分母に置く式も光束の総量の考え方と矛盾するため誤り。

正解：b. ランプの光束減退や汚れを見込んだ係数で、1以下となる

保守率は使用に伴うランプの光束減退や器具・室内面の汚れによる照度低下を見込む係数で、1以下の値をとる。作業面に到達する光束の割合を示すのは照明率であるため誤り。1を超えることはないため誤り。色温度とは無関係の係数であるため誤り。

正解：d. ランプ効率が高く寿命も長いが、光色は橙白色で演色性が低い

高圧ナトリウムランプは効率が高く長寿命だが、光色が橙白色で演色性が低く、道路やトンネルなど色の再現性より効率が重視される場所に適する。演色性に優れるのはメタルハライドランプなどであるため誤り。HIDランプは始動から安定までに時間を要し、消灯後の再始動にも時間がかかるため誤り。白熱電球と同等の演色性という記述も特性と一致しないため誤り。

正解：b. 白熱電球より高効率・長寿命だが、放熱条件が寿命に影響する

LEDは半導体の発光を利用し、白熱電球より高効率・長寿命だが、素子やドライバの温度上昇によって寿命や光束が影響を受けるため放熱設計が重要となる。効率は白熱電球より高いため誤り。発光原理は放電ではなく半導体の再結合発光であり、放電灯用の安定器は不要であるため誤り。温度の影響を受けるため「影響しない」は誤り。

正解：b. 交番磁界により導電性の被加熱物に渦電流を発生させ、その損失で加熱する方式である

誘導加熱は交番磁界によって金属など導電性の被加熱物に渦電流を生じさせ、そのジュール損とヒステリシス損で加熱する方式である。絶縁物を高周波電界で加熱するのは誘電加熱であるため誤り。電熱線のジュール熱を利用するのは抵抗加熱、アーク放電を利用するのはアーク加熱であり、いずれも別方式であるため誤り。

正解：a. 木材、合成樹脂、食品などの絶縁性の材料

誘電加熱は高周波電界中で誘電体分子が振動することで発熱するため、木材・合成樹脂・食品などの絶縁物の内部加熱に適する。金属は電界が内部に入りにくく誘電加熱には適さず、誘導加熱の対象であるため誤り。物質が存在しない真空空間や超伝導体は誘電損を生じないため誤り。

正解：a. 得られる熱量を消費電力量で除した値で、1を超える値となるのが一般的である

ヒートポンプは低温側の熱を汲み上げて利用するため、消費電力以上の熱量が得られCOPは1を超えるのが一般的である。必ず1以下とする記述はヒートポンプの原理に反するため誤り。分母分子を入れ替えた式は定義と逆であるため誤り。電熱器はCOPに相当する値がほぼ1であり、ヒートポンプとは異なるため誤り。

正解：b. 両極板の表面に硫酸鉛が生成し、電解液(希硫酸)の比重が低下する

鉛蓄電池は放電により正極・負極とも硫酸鉛となり、電解液中の硫酸が消費されるため比重が低下する。比重・電圧とも放電では低下するため上昇とする記述は誤り。水酸化カリウム水溶液を用いるのはアルカリ蓄電池であるため誤り。放電は化学反応そのものであり、変化しないとする記述は誤り。

正解：a. 力率を改善し線路電流を減らす

進相コンデンサは遅れ無効電力を補償して力率を改善し、線路電流・電力損失・電圧降下を低減する目的で設置される。回転速度は電源周波数と極数で決まるためコンデンサでは変わらず誤り。始動トルクの増加を目的とするものではないため誤り。絶縁抵抗は絶縁物の状態で決まるため誤り。