消防設備士 甲種4類「基礎的知識(電気)」一問一答(全30問)

正解：c. 5A

オームの法則よりI＝V／R＝100／20＝5Aとなる。2A・20A・0.2Aはいずれも100÷20の計算結果と一致しないため誤り。

正解：c. 25Ω

直列接続の合成抵抗は各抵抗の和であり10＋15＝25Ωとなる。6Ωは並列接続の場合の値であるため誤り。5Ωは差、150Ωは積であり、いずれも直列合成の計算とは一致しないため誤り。

正解：c. R／2

同じ抵抗2個の並列接続では合成抵抗が1個の半分となりR／2になる。2Rは直列接続の値であるため誤り。並列にすると抵抗は必ず小さくなるためRのままとする記述は誤り。R²は次元が異なるため誤り。

正解：b. 12Ω

並列合成抵抗は(20×30)／(20＋30)＝600／50＝12Ωとなる。50Ωは直列接続の値、25Ωは平均値、600Ωは積そのものであり、いずれも並列合成の計算結果ではないため誤り。

正解：c. 各抵抗に加わる電圧は等しく、電流は抵抗値に反比例して分流する

並列回路では各抵抗に同じ電圧が加わり、電流は抵抗値に反比例して分かれる。電流が等しく電圧が分圧されるのは直列回路であるため誤り。抵抗が大きいほど電流は小さくなるため誤り。抵抗値が異なれば電流は等分されないため誤り。

正解：a. 2倍になる

導体の抵抗はR＝ρL／Aで長さに比例するため、長さが2倍になれば抵抗も2倍になる。1/2になるのは断面積を2倍にした場合であるため誤り。4倍になるのは長さ2倍かつ断面積1/2などの場合であり条件と異なるため誤り。長さが変われば抵抗も変わるため「変わらない」は誤り。

正解：c. P＝I²R

抵抗で消費される電力はP＝I²R(＝VI＝V²／R)で表される。IRは電圧を表す式であるため誤り。電流を抵抗で除する式や電流の2乗を抵抗で除する式は電力の次元と一致しないため誤り。

正解：a. kW・h(キロワット時)

電力量は電力と時間の積であり、単位はkW・h(J)などで表される。kWは電力、V・Aは皮相電力、varは無効電力の単位であり、いずれも電力量の単位ではないため誤り。

正解：a. C1＋C2

コンデンサの並列接続では合成静電容量が各容量の和となる。C1C2／(C1＋C2)は直列接続の式であるため誤り。平均値や差を用いる式は合成の関係と一致しないため誤り。

正解：d. Q＝C・V

コンデンサに蓄えられる電荷はQ＝CVで表される。除算の形は関係式と異なるため誤り。CV²／2は静電エネルギーの式であり電荷量ではないため、CV²も誤り。

正解：b. T＝1／f

周期は1サイクルに要する時間であり、周波数の逆数T＝1／fで表される。周期と周波数が等しいとする記述は定義に反するため誤り。2πfは角周波数、f²は次元が異なるため誤り。

正解：b. 約100V

正弦波交流の実効値は最大値／√2であり、141／1.41＝約100Vとなる。141Vは最大値そのもの、200Vは最大値の√2倍、71Vは最大値の1/2であり、いずれも実効値の計算結果と一致しないため誤り。

正解：c. XL＝2πfL

誘導リアクタンスはXL＝2πfLで、周波数とインダクタンスに比例する。逆数の形は関係式と一致しないため誤り。静電容量Cを含む式は容量リアクタンスに関するものであり誤り。

正解：b. XC＝1／(2πfC)

容量リアクタンスはXC＝1／(2πfC)で、周波数と静電容量に反比例する。2πfCは逆数の形であり誤り。インダクタンスLを含む式は誘導リアクタンスに関するものであるため誤り。

正解：c. 5Ω

直列回路のインピーダンスはZ＝√(R²＋X²)＝√(3²＋4²)＝5Ωとなる。7Ωは単純な和、1Ωは差、12Ωは積であり、いずれもベクトル的な合成とは一致しないため誤り。

正解：d. 0.8

力率はcosθ＝R／Z＝8／10＝0.8となる。0.6はリアクタンス分(6Ω)をインピーダンスで除した値であり力率ではないため誤り。1.25は分母分子を逆にした値で、力率は1を超えないため誤り。0.5は計算結果と一致しないため誤り。

正解：b. P＝V・I・cosθ

単相交流の有効電力はP＝VIcosθで表される。VIは皮相電力、VIsinθは無効電力であるため誤り。√3を含む式は三相交流の電力を表すため誤り。

正解：a. 皮相電力は有効電力と無効電力のベクトル和

皮相電力S＝√(P²＋Q²)で有効電力と無効電力のベクトル和として表され、単位はV・Aである。位相差があるため単純な和にはならず誤り。力率は1以下であり有効電力が皮相電力を超えることはないため誤り。無効電力の単位はvarであるため誤り。

正解：c. インピーダンスは最小(抵抗分のみ)となる

直列共振ではXL＝XCとなって互いに打ち消し合い、インピーダンスは抵抗分のみとなって最小、電流は最大、力率は1となる。インピーダンス最大・電流最小となるのは並列共振の特徴であるため誤り。力率は1となるため0とする記述は誤り。共振周波数はLとCで決まり抵抗では決まらないため誤り。

正解：c. 磁界中の電流が流れる導体が受ける力の向き

フレミングの左手の法則は、磁界中の電流が流れる導体が受ける電磁力の向きを示す(電動機の原理)。導体を動かしたときの誘導起電力の向きを示すのは右手の法則(発電機の原理)であるため誤り。電流が作る磁界の向きは右ねじの法則であるため誤り。静電気力とは無関係であるため誤り。

正解：a. 誘導起電力は、その原因となる磁束の変化を妨げる向きに生じる

レンツの法則により、誘導起電力(誘導電流)は磁束の変化を妨げる向きに生じる。変化を助ける向きとする記述は法則と逆であるため誤り。誘導起電力の大きさは磁束の時間変化率に比例するため、無関係とする記述や磁束一定時に最大とする記述は誤り。

正解：d. 直流専用の計器で、目盛は平等目盛となる

可動コイル形計器は永久磁石と可動コイルの電磁力を利用する直流専用の計器で、指示は平均値に比例し目盛は平等目盛となる。交流専用で実効値を指示するのは可動鉄片形などであるため誤り。直流・交流両用で二乗目盛となるのは電流力計形・熱電形などであるため誤り。静電気力を利用するのは静電形であるため誤り。

正解：d. 主に交流の測定に用いられ、実効値を指示する

可動鉄片形計器は電流による磁界で鉄片を動かす構造で、主に交流の電圧・電流測定に用いられ実効値を指示する。直流専用で平等目盛なのは可動コイル形であるため誤り。静電容量や絶縁抵抗の測定には専用の測定器を用いるため誤り。

正解：c. 分流器を電流計と並列に接続する

電流計の測定範囲を拡大するには、電流の一部を分流させる分流器を電流計と並列に接続する。倍率器は電圧計の測定範囲拡大に直列接続で用いるものであるため誤り。分流器を直列、倍率器を並列に接続する記述はいずれも接続方法が誤っている。

正解：c. 倍率器を電圧計と直列に接続する

電圧計の測定範囲を拡大するには、抵抗である倍率器を電圧計と直列に接続して電圧を分担させる。分流器は電流計の測定範囲拡大に並列接続で用いるものであるため誤り。接続方法を入れ替えた記述はいずれも誤り。

正解：b. 電圧計は測定したい部分と並列に、電流計は回路と直列に接続する

電圧計は内部抵抗が大きく測定部分と並列に、電流計は内部抵抗が小さく回路と直列に接続する。接続を逆にすると、電流計を並列にした場合は短絡状態となり計器の焼損につながるため誤り。両方を直列・並列とする記述も正しい測定ができないため誤り。

正解：b. 温度が上昇すると抵抗値が大きくなる

銅やアルミニウムなどの金属導体は正の温度係数をもち、温度上昇とともに抵抗値が増加する。抵抗が減少するのはサーミスタなど負の温度係数をもつ材料であり、金属導体には当てはまらないため誤り。温度で変化しない、0になるという記述はいずれも実際の挙動と異なるため誤り。

正解：d. 電圧比は巻数比に等しく、電流比は巻数比の逆になる

変圧器では電圧が巻数に比例し、電流は巻数に反比例する(入出力の皮相電力が等しい)。電圧・電流の両方が巻数比に比例すると電力が保存されないため誤り。電圧比を巻数比の逆とする記述、2乗に等しいとする記述はいずれも関係式と異なるため誤り(インピーダンス比が巻数比の2乗となる)。

正解：c. 一次電池は充電できず、二次電池は充電できる

一次電池は使い切りで再充電できず、二次電池(蓄電池)は充電により繰り返し使用できる。一次と二次の性質を入れ替えた記述、違いがないとする記述はいずれも誤り。二次電池が使い切りとする記述も定義に反するため誤り。

正解：b. 絶縁抵抗計(メガー)

絶縁抵抗の測定には直流の測定電圧を加えて高抵抗を測る絶縁抵抗計(メガー)を用いる。回路計の交流電圧レンジは電圧測定用であり絶縁抵抗は測定できないため誤り。接地抵抗計は接地極の抵抗測定用、検電器は充電の有無の確認用であるため誤り。