2025年3月23日実施・全18問

令和6年度下期 電験三種
理論の解答・解説

電磁気、電気回路、電子理論、電気計測を扱います。 公式問題を開きながら、全問の考え方と途中式を無料で確認できます。

問17・問18は、試験ではどちらか1問を選ぶ選択問題です。このページでは両方の解説を掲載しています。

公式問題・正答

問題本文と公式図は転載していません。次の公式PDFを開き、問番号を合わせて解説を読んでください。本文中の説明図は資格Hubが独自に作成したものです。

令和6年度下期 理論の公式問題PDF →

令和6年度下期 4科目の公式正答PDF →

理論 全18問の解説

第1問・静電気

2層誘電体を挟んだ平行平板コンデンサの電荷

誘電体が電極と平行に重なっているので、二つのコンデンサの直列とみなせる。合成容量はC=ε₀S/(d₁/ε₁+d₂/ε₂)になる。

公式正答(1) 5.3×10⁻⁹ C

各選択肢の判断理由

  • (1) 5.3×10⁻⁹:正しい

    直列合成した4.43×10⁻¹⁰ Fに12 Vを掛けた値。

  • (2) 7.8×10⁻⁹:誤り

    合成容量を約6.5×10⁻¹⁰ Fとしたことになり、直列合成の値と合わない。

  • (3) 9.4×10⁻⁹:誤り

    合成容量を約7.8×10⁻¹⁰ Fとしたことになり、直列合成の値と合わない。

  • (4) 2.1×10⁻⁸:誤り

    合成容量が約1.8×10⁻⁹ F(直列合成の約4倍)になり、合わない。

  • (5) 4.5×10⁻⁸:誤り

    合成容量が約3.8×10⁻⁹ Fになり、直列合成の値と合わない。

第2問・静電気

地球を導体球とみなした静電容量

半径aの孤立導体球の静電容量はC=4πε₀aである。

公式正答(1) 7.08×10⁻⁴ F

各選択肢の判断理由

  • (1) 7.08×10⁻⁴:正しい

    4πε₀aの値。

  • (2) 4.45×10⁻³:誤り

    正しい値の2π倍(約6.3倍)。

  • (3) 4.51×10³:誤り

    4πε₀a²の値で、半径を2乗している。単位もFにならない。

  • (4) 5.67×10⁴:誤り

    単位がFにならない式から求めた値で、4πε₀aと桁が大きく違う。

  • (5) 1.78×10⁵:誤り

    4πε₀aと桁が大きく違う。

第3問・電磁気

磁束の変化で生じる誘導起電力

ファラデーの法則により、起電力は巻数と磁束の変化率の積になる。

公式正答(2) 300 V

各選択肢の判断理由

  • (1) 250:誤り

    N·ΔΦ/Δtの値300 Vと合わない。

  • (2) 300:正しい

    30×1÷0.1=300 V。

  • (3) 350:誤り

    N·ΔΦ/Δtの値300 Vと合わない。

  • (4) 400:誤り

    N·ΔΦ/Δtの値300 Vと合わない。

  • (5) 450:誤り

    N·ΔΦ/Δtの値300 Vと合わない。

第4問・電磁気

同じ向きの電流が流れる2本の導体に働く力

同じ向きの電流が流れる平行導体は互いに引き合う。左のAは右のBへ(+x方向)、BはAへ(−x方向)引かれる。

公式正答(2) A:+x方向、B:−x方向

各選択肢の判断理由

  • (1) A:+x、B:+x:誤り

    Bに働く力の向きが違う。作用反作用で、二つの力は逆向きになる。

  • (2) A:+x、B:−x:正しい

    引き合う力で正しい。

  • (3) A:−x、B:+x:誤り

    反発する向きで、電流が逆向きの場合に当たる。

  • (4) A:−x、B:−x:誤り

    二つの力が同じ向きになることはない。

  • (5) どちらにも力は働かない:誤り

    電流がつくる磁界から互いに力を受ける。

第5問・直流回路

直流定常状態で蓄えられるエネルギーの総和

直流の定常状態では、コンデンサは開放、コイルは短絡とみなせる。電流はL₁・R₁・L₂・R₂を流れ、C₁にはR₁の電圧、C₂にはR₂の電圧が加わる。

公式正答(5) 1.52 J

各選択肢の判断理由

  • (1) 0.12:誤り

    コイルのエネルギーだけで、コンデンサの分を入れていない。

  • (2) 1.20:誤り

    C₁とC₂の電圧を入れ替えて計算した値(0.72+0.48)。

  • (3) 1.32:誤り

    コンデンサの電圧を入れ替えたうえでコイルの分を足した値。

  • (4) 1.40:誤り

    コンデンサのエネルギーだけで、コイルの分を入れていない。

  • (5) 1.52:正しい

    0.12+0.32+1.08=1.52 J。

第6問・直流回路

二つの電源をもつ回路の各電流

右の2 Vの電源は下側が正極で、上側の端子は下の共通線より2 V低い。中央の節点の電位をVとして電流則を立てる。

公式正答(4) I₁=1 A・I₂=1 A・I₃=0 A

各選択肢の判断理由

  • (1) −1・−1・0:誤り

    I₁とI₂の向きが逆。4 Vの電源からは右向きに電流が流れる。

  • (2) −1・1・−2:誤り

    I₁の向きが逆で、電流則も満たさない。

  • (3) 2・1・1:誤り

    4 Ωに2 A流れると電圧降下が8 Vとなり、電源4 Vを超える。

  • (4) 1・1・0:正しい

    中央の節点の電位が0 Vになる。

  • (5) 1・−1・2:誤り

    5 Ωに2 A流れると中央の電位が10 Vとなり、合わない。

第7問・直流回路

合成抵抗1.8Rとなる並列部分の抵抗

a-b間はRと、RとR_xの並列の直列である。合成抵抗が1.8Rなので、並列部分は0.8Rになる。

公式正答(4) 4R

各選択肢の判断理由

  • (1) R:誤り

    並列部分が0.5Rとなり、合成は1.5R。

  • (2) 2R:誤り

    並列部分が約0.67Rとなり、合成は約1.67R。

  • (3) 3R:誤り

    並列部分が0.75Rとなり、合成は1.75R。

  • (4) 4R:正しい

    並列部分が0.8Rで、合成1.8R。

  • (5) 5R:誤り

    並列部分が約0.83Rとなり、合成は約1.83R。

第8問・交流回路

位相の異なる二つの電圧の合成

e₂はe₁よりπ/2進んだ√3倍の電圧なので、フェーザで直角に合成する。

公式正答(3) 2倍・π/3・進み

各選択肢の判断理由

  • (1) 1/2・π/3・進み:誤り

    大きさが違う。合成すると2倍になる。

  • (2) 1+√3・π/6・遅れ:誤り

    最大値を算術和にしていて、位相も違う。

  • (3) 2・π/3・進み:正しい

    3空欄とも正しい。

  • (4) √3・π/6・遅れ:誤り

    e₂の大きさだけを見ていて、位相も違う。

  • (5) 2・2π/3・進み:誤り

    位相が違う。tan⁻¹√3=π/3。

第9問・交流回路

周波数を変えたときのRC直列回路の電流

50 Hzのインピーダンスは100/20=5 Ωで、抵抗4 Ωから容量性リアクタンスは3 Ωになる。容量性リアクタンスは周波数に反比例するので、60 Hzでは2.5 Ωになる。

公式正答(3) 21.2 A

各選択肢の判断理由

  • (1) 16.7:誤り

    電流を周波数に反比例させた値(20×50/60)。

  • (2) 18.6:誤り

    容量性リアクタンスを周波数に比例させて3.6 Ωとした値。

  • (3) 21.2:正しい

    X=2.5 Ωでインピーダンス約4.72 Ω。

  • (4) 24.0:誤り

    電流を周波数に比例させた値(20×60/50)。

  • (5) 25.6:誤り

    インピーダンスが約3.9 Ωとなり、抵抗4 Ωより小さくなってしまう。

第10問・過渡現象

スイッチを閉じた瞬間と定常状態の電流比

初期電荷0のコンデンサは閉じた瞬間に短絡とみなせ、定常状態では開放とみなせる。

公式正答(4) 2.0

各選択肢の判断理由

  • (1) 0.5:誤り

    比が逆。閉じた瞬間の方が電流は大きい。

  • (2) 1.0:誤り

    コンデンサの過渡的なふるまいを考えていない。

  • (3) 1.5:誤り

    合成抵抗の比18/9=2と合わない。

  • (4) 2.0:正しい

    E/9とE/18の比。

  • (5) 2.5:誤り

    合成抵抗の比18/9=2と合わない。

第11問・電子理論

電界効果トランジスタの記述の誤り

エンハンスメント形MOSFETは、ゲート電圧を加えたときに初めてチャネルができる。ゲート電圧が0でもチャネルがあるのはデプレション形である。

公式正答(5) (5)が誤り

各選択肢の判断理由

  • (1) 接合形とMOS形に分類できる:正しい

    正しい。

  • (2) 電流の通路にはn形とp形がある:正しい

    nチャネルとpチャネルがあり、正しい。

  • (3) MOS形はデプレション形とエンハンスメント形に分類できる:正しい

    正しい。

  • (4) ゲート電圧で自由電子又は正孔の移動を制御できる:正しい

    正しい。

  • (5) エンハンスメント形はゲート電圧に関係なくチャネルができる:誤り

    チャネルはゲート電圧を加えて初めてできる。この記述が誤り。

第12問・電子理論

直交する電界と磁界の中の電子の運動

電界は高電位の陽極から陰極へ向かう、つまりy軸の負の向きである。負電荷の電子は電界と逆向きの力を受けて陽極へ動き出す。運動する電子はevBのローレンツ力を受ける。y方向に動く電子がx軸の正の向きへ曲がるには、磁界がz軸の負の向きである必要があり、軌跡はサイクロイドになる。

公式正答(4) 負・比例・ローレンツ・負・サイクロイド

各選択肢の判断理由

  • (1) 正・比例・ローレンツ・正・サイクロイド:誤り

    電界はy軸の負の向きで、磁界も負の向き。

  • (2) 正・反比例・アンペール・正・ヒステリシス:誤り

    5空欄とも違う。

  • (3) 負・比例・アンペール・負・リサジュー:誤り

    (ウ)はローレンツ力、(オ)はサイクロイド。

  • (4) 負・比例・ローレンツ・負・サイクロイド:正しい

    5空欄とも正しい。

  • (5) 負・反比例・ローレンツ・負・リサジュー:誤り

    力は磁束密度に比例し、軌跡はサイクロイド。

第13問・電子回路

静特性と負荷線から求めるバイアス抵抗

直流負荷線は電圧軸の5 V(V_CC)と電流軸の3 mAを結ぶので、V_CE=3.0 VではI_C=1.2 mAになる。静特性から電流増幅率は250(例:2 μAで0.5 mA)である。

公式正答(2) 0.9 MΩ

各選択肢の判断理由

  • (1) 0.5:誤り

    I_Bが約8.6 μAとなり、動作点のV_CEは約1.4 Vになる。

  • (2) 0.9:正しい

    I_B=4.8 μAから約0.9 MΩ。

  • (3) 1.5:誤り

    I_Bが約2.9 μAとなり、V_CEは約3.8 Vになる。

  • (4) 3.0:誤り

    I_Bが約1.4 μAとなり、V_CEは約4.4 Vになる。

  • (5) 6.0:誤り

    I_Bが約0.7 μAとなり、V_CEは約4.7 Vになる。

第14問・電磁気

SI組立単位の他の表し方の誤り

電磁誘導の式e=dΦ/dtから、磁束のWbはV·s(ボルト秒)である。

公式正答(2) (2) Wb=V/s が誤り

各選択肢の判断理由

  • (1) F=C/V:正しい

    C=Q/Vから正しい。

  • (2) Wb=V/s:誤り

    正しくはV·s。この組合せが誤り。

  • (3) S=A/V:正しい

    コンダクタンスは抵抗の逆数で、正しい。

  • (4) T=Wb/m²:正しい

    磁束密度は単位面積当たりの磁束で、正しい。

  • (5) W=J/s:正しい

    仕事率の定義で、正しい。

第15問・三相交流

Y負荷の線電流とΔ接続コンデンサによる力率改善

Δ結線の電源の相電圧200 Vは線間電圧になる。Y負荷1相には200/√3≒115.5 Vが加わり、リアクタンスはωL=2π×50×12.75×10⁻³≒4 Ωで、インピーダンスは5 Ωである。

公式正答(2・2) (a)23.1 A (b)1.7×10⁻⁴ F

(b) 負荷の遅れ無効電力をΔ結線のコンデンサで打ち消す。各コンデンサには線間電圧200 Vが加わる。

(a) 各選択肢の判断理由

  • (1) 22.2:誤り

    相電圧115.5 Vとインピーダンス5 Ωから求める23.1 Aより小さい。

  • (2) 23.1:正しい

    115.5÷5≒23.1 A。

  • (3) 40:誤り

    線間電圧200 VをY負荷の1相に加えた値。

  • (4) 66.6:誤り

    線間電圧200 Vを抵抗3 Ωだけで割った値。

  • (5) 69.2:誤り

    40 Aをさらに√3倍した値。

(b) 各選択肢の判断理由

  • (1) 1.9×10⁻⁶:誤り

    コンデンサの無効電力が約72 varにしかならない。

  • (2) 1.7×10⁻⁴:正しい

    無効電力6,400 varを打ち消す静電容量。

  • (3) 2.1×10⁻⁴:誤り

    リアクタンス4 Ωの代わりにインピーダンス5 Ωで無効電力を求めた値(8,000 var)。

  • (4) 7.4×10⁻⁴:誤り

    コンデンサの無効電力が約28 kvarとなり、大きく進み力率になる。

  • (5) 5.9×10⁻²:誤り

    桁が大きく違い、無効電力が過大になる。

第16問・電気計測

滑り抵抗器を含むブリッジの未知抵抗と電源電流

電源は左の節点と接点cの間につながる。上の辺はR₁とR₄+R_ac、下の辺はR₂とR_x+R_bcで、向かい合う辺の積が等しいとき平衡する。

公式正答(3・4) (a)1.0 kΩ (b)1.7 mA

(b) 平衡時は検流計に電流が流れないので、上の経路(3+3+3=9 kΩ)と下の経路(2+1+3=6 kΩ)の並列になる。

(a) 各選択肢の判断理由

  • (1) 0.1:誤り

    3(R_x+3)が9.3となり、右辺の12と合わない。

  • (2) 0.5:誤り

    3(R_x+3)が10.5となり、平衡しない。

  • (3) 1.0:正しい

    3×4=12=2×6で平衡する。

  • (4) 1.5:誤り

    3(R_x+3)が13.5となり、平衡しない。

  • (5) 2.0:誤り

    滑り抵抗器の部分を考えずにR₁R_x=R₂R₄とした値。

(b) 各選択肢の判断理由

  • (1) 0:誤り

    検流計の電流で、電源から流れる電流ではない。

  • (2) 0.4:誤り

    二つの経路を直列(15 kΩ)にした値。

  • (3) 1.5:誤り

    合成抵抗を4 kΩとした値で、並列合成3.6 kΩと合わない。

  • (4) 1.7:正しい

    6 V÷3.6 kΩ≒1.7 mA。

  • (5) 2.0:誤り

    合成抵抗を3 kΩとした値。

第17問・静電気

電荷を保った並列コンデンサの間隔を広げたときの電圧

二つのコンデンサは並列で、x=dのときは面積の合計で静電容量を求める。スイッチを開いた後は、合計電荷が一定のまま保たれる。

公式正答(3・2) (a)9.7×10⁻⁸ C (b)2.5×10³ V

(b) x=3.0×10⁻³ mにすると右側の容量が1/3になり、合計容量が減るので電圧が上がる。

(a) 各選択肢の判断理由

  • (1) 8.0×10⁻⁹:誤り

    合計容量9.7×10⁻¹¹ Fに1,000 Vを掛けた値より一桁小さい。

  • (2) 1.6×10⁻⁸:誤り

    合計容量を1.6×10⁻¹¹ Fとしたことになり、面積の合計1.1×10⁻² m²と合わない。

  • (3) 9.7×10⁻⁸:正しい

    面積の合計で求めた容量に1,000 Vを掛けた値。

  • (4) 1.9×10⁻⁷:誤り

    正しい値の約2倍。

  • (5) 1.6×10⁻⁶:誤り

    正しい値の十数倍で、容量の計算と合わない。

(b) 各選択肢の判断理由

  • (1) 3.3×10²:誤り

    電荷一定で容量が減ると電圧は上がるので、1,000 Vより下がることはない。

  • (2) 2.5×10³:正しい

    電荷9.7×10⁻⁸ Cを合計容量3.84×10⁻¹¹ Fで割った値。

  • (3) 3.0×10³:誤り

    右側だけで考え、間隔に比例して電圧が3倍になるとした値。左側の容量は変わらない。

  • (4) 5.1×10³:誤り

    正しい値の約2倍。

  • (5) 3.0×10⁴:誤り

    正しい値の十数倍。

第18問・電子回路

演算増幅器の特徴と直流増幅回路の出力

理想的な演算増幅器は、入力インピーダンスが非常に大きく、出力インピーダンスが非常に小さい。

公式正答(2・1) (a)(2)が誤り (b)6.6 V・−3.0 V

(b) 直流ではコンデンサは開放とみなせる。図1は非反転増幅回路、図2は反転増幅回路である。

(a) 各選択肢の判断理由

  • (1) アナログICの一種:誤り

    正しい。

  • (2) 入力インピーダンスが小さく出力インピーダンスが大きい:正しい

    大小が逆で、この記述が誤り。

  • (3) 反転・非反転の二つの入力端子と一つの出力端子:誤り

    正しい。

  • (4) 入力端子間の電圧のみを増幅する:誤り

    差動増幅で、正しい。

  • (5) 増幅度が非常に大きい:誤り

    正しい。

(b) 各選択肢の判断理由

  • (1) 6.6・−3.0:正しい

    非反転11倍と反転−20/3倍。

  • (2) 6.6・3.0:誤り

    図2は反転増幅で、出力は負になる。

  • (3) −6.6・3.0:誤り

    図1と図2の符号がどちらも逆。

  • (4) −4.5・9.0:誤り

    図1は非反転で正、図2は反転で負の出力になる。符号がどちらも逆。

  • (5) 4.5・−9.0:誤り

    符号は合うが、図1の増幅度11倍、図2の増幅度20/3倍と合わない。

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出典は一般財団法人電気技術者試験センター「第三種電気主任技術者試験の問題と解答」です。問題本文・図・選択肢は転載せず、解説は資格Hubが独自に作成しました。全18問の正答番号を公式正答と照合しています。

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