技術士 過去問
令和6年度(2024年)
問18 (基礎科目「解析に関するもの」 問6)

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問題

技術士試験 令和6年度(2024年) 問18(基礎科目「解析に関するもの」 問6) (訂正依頼・報告はこちら)

下図の回路において、各抵抗器の抵抗値は1Ωである。 a,b 間の合成抵抗値として、最も適切なものはどれか。 なお、図中の「●」は接続点を示している。 ただし、抵抗器以外の導線及び接続部分で付加的な抵抗は存在しないものとする。
問題文の画像
  • 4/3Ω
  • 2/3Ω
  • 1/3Ω
  • 1/6Ω

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この過去問の解説 (2件)

01

ブリッジ回路(ホイートストンブリッジ)に関する問題です。

ブリッジ回路とは、途中で橋を渡したような形の電気回路のことです。

 

下図のように、橋渡しに接続された抵抗には電流が流れません。

したがって、「3つに分かれた並列回路」が「直列に2セット」接続されていると考えます。

「3つに分かれた並列回路」の抵抗値は1/3Ωで、それが2つあるため、ab間の合成抵抗値は2/3Ωになります。

選択肢3. 2/3Ω

したがって本選択肢が正解です。

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02

ブリッジ回路の定義を問う基本問題です。

ブリッジ回路とは、途中で橋を渡したように抵抗が配置された電気回路のことです。

中央の抵抗(橋渡し抵抗)に電流が流れない場合、この回路は次のように簡単化できます。

中央の枝を取り除くと、回路は「3つの抵抗が並列につながった部分」が「直列に2組」接続された構成とみなせます。

1本の枝あたりの抵抗値はすべて1 Ωなので、

並列部分の合成抵抗は次のように求められます。

 1/R並列=1/1+1/1+1/1=3

したがって、

 R並列=1/3 Ω

この並列部分が2組直列に接続されているため、全体の合成抵抗Rab

 Rab=1/3+1/3=2/3 Ω

となります。

選択肢3. 2/3Ω

全体の合成抵抗 Rab

Rab=1/3+1/3=2/3 Ω

となります。

まとめ

各抵抗の値が1 Ωで橋渡し抵抗には電流が流れないとすると、回路を2つの並列ブロックとして簡略化できます。各ブロックの合成抵抗が1/3 Ωで、それが直列に2つになっているので合成抵抗は 2/3 Ωとなります。

したがって、a、b間の合成抵抗値は 2/3 Ω となります。

 

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