人生詰んでるけど生きてます

東大卒で統合失調症という残念な著者が、種々雑多な物事を取り上げ、独自の観点から話題にするブログです。

電工二種筆記アナログ式解説その1

電験三種所持者から見た電工二種の筆記問題

皆様こんばんは。
第二種電気工事士試験は少し前から完全に年に二回行われる事になったのですが、それと対比するかのように、問題内容が若干難化しているとも言われています。

それまで60%以上もの合格率があった筆記試験ですが、最近では難化に伴い若干合格率が下がっている事も確かなようです。

とは言え、真面目に勉強をしてきた人なら、どんな人でも確実に合格できる内容でありそうに思う事も確かです。ただ以前ほどの圧倒的な高得点を以ってして合格する事だけは、若干難しくなったのかな、と言う印象はあります。

今日はそんな平成30年度下期の第二種電気工事士筆記試験の理論問題を実際に、電験三種所持者の視点から解いて解説を入れたりしてみました。

本日は問1と問2だけですが、理論問題は問7まであったので、後日を含めて全部解説いたします。

とは言え、僕はデジタルで数学的な演算を分かりやすく表現する術を知らないので、アナログ方式で解説いたします。すなわち僕のきったねーノートが披露される事となります(笑)。

ではいきましょう。なお、このブログは基本的にスマホに最適化されていますが、今回のものは文字が小さいので、タブレットやPCでの閲覧の方が推奨かもしれません。

問1 問題雑感


難易度:易しい

この問題はたとえ電気理論が苦手な方でも、絶対に取っておきたい問題です。
見慣れない方には、「何コレ?直列?並列?訳わかんねー」となるかも知れませんが、実は回路図はつまるところ同じ意味を成せば、好きなように書き換えていいと言う暗黙のルールみたいなものがあるのです。

それに従ってこの回路を分かりやすく書き換えると、下のノートの図のようになると思います。

問1 解答解説

そして、だいたいの説明はこのノートの通りです。

補足として付け加えておくならば、並列に配置された抵抗が二つで、尚且つ両方とも同じ値の時は、その二つの合成抵抗の値は、もとのそれぞれの抵抗の値の半分になります。

例えばこのノート図の1区間を見てください。この区間の二つの並列抵抗はそれぞれ2Ωですが、それらの合成抵抗は1Ωとなっていて、元々の値の半分です。

これは初学者の方には目から鱗かも知れませんが、電験の勉強をやり込んでいる方にとっては常識の一つとなっています。この電工二種試験を経て、いずれ電験三種を受けたいと言う方は、ぜひこの知識を頭の片隅に入れておいてください。

問2 問題雑感


難易度:普通

交流回路の問題なので、それだけでお手上げと言う方もいらっしゃるかも知れません。実際これをさらに応用させたレベルの問題は、電験三種でも(おそらく)常連になっています。

つまり本質に近い理解を求めて解く場合には、これは結構深い問題になってくるのです。

もちろんお手上げでも構わないと思います。これを捨てても、他の問題で幾らでも稼ぐ事ができます。しかし電験を志している方であるならば、この問題もやはり、絶対に落としてはならないものだと思います。

問2 解答解説

光の加減で上の方が明るく、下の方が暗くなっている事をお詫びします。

ポイントは交流回路であっても、直流回路で使えた法則はすべて(少なくとも電験三種の範囲までは 笑)使えるという事です。

ただ、コイルやコンデンサの持つようなリアクタンスの表記に、虚数単位 j を使うところが異なっています。 なお、虚数単位は i ではありません。おそらく i にすると電流を表す I とごっちゃになるからでしょう。

直流回路では、学びはじめのうちはコンデンサは断線しているものとみなし、コイルは電線とみなして構わないと習うハズです。

しかし交流回路になるとそれらのどちらもが、電流値を変化させる働きをする事になります。この数値がいわゆるリアクタンスという事になるのです。さらに直流の時からある抵抗もやはり、似た働きをするのでもはやカオスです(特に学び始めの方にとっては)。

で、この抵抗とリアクタンスを総称した複素数の事をインピーダンスと言うのですが、その絶対値を求めるためには、単純に抵抗とリアクタンスのそれを足せばいいと言うわけでもないのです。これが問題をさらにややこしくしています。

ではどうやって求めるのかと言えば、抵抗を横軸(実軸)、リアクタンスを縦軸(虚軸)に取って、そこからできる対角線の長さを求めればいい、という事になります。いわゆる三平方の定理です。

そうやって求まった値がいわゆるインピーダンスの絶対値であり、これが全体としてオームの法則に従う…という形になると解釈して構わないでしょう。

この問題の場合、そうやってインピーダンスの絶対値を求め、また電圧値が与えられている事から、オームの法則により回路を流れる電流値を求める事になります。

そして最後に求める電圧の掛かる抵抗の部分だけに着目(写真左下の方にちっこく書いてある図です)し、電流値と抵抗値から、またオームの法則を使って電圧値を求めてめでたしめでたし…と言うわけです。

なお、リアクタンスに掛かる電圧値も求め、それを抵抗に掛かる解答の電圧値に足したら、電圧源の200Vを超えてしまう事がわかります。これについては、まぁあまり深く考えないでいいかも知れません。

実際僕もこの辺りについては深く考えないでも電験三種やエネルギー管理士(合格証だけですが 笑)を取れましたから。まぁここも要するに三平方の定理を、今度は電圧について使うだけの話なのですが、あまりこだわらないでいきましょー!

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