Question 1

可動コイル形計器の特徴に関する記述として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

直流専用で目盛は平等目盛である。【解説】可動コイル形計器は、永久磁石がつくる磁界の中に置いたコイルに電流を流し、生じる電磁力で指針を振らせる計器である。指針の振れが電流の平均値に比例するため目盛は等間隔（平等目盛）となり、読み取りやすい。ただし交流を加えると振れが打ち消し合って指示しないため、直流専用である。感度が高く、直流の電圧計・電流計として広く用いられている。【他の選択肢が不適切な理由】「交流専用で目盛は平等目盛である」は誤りで、可動コイル形は交流には使えない。交流専用なのは誘導形などである。「直流専用で目盛は不平等目盛である」は目盛の性質が誤りで、指示が電流に比例するため目盛は平等になる。「交直両用で目盛は不平等目盛である」は可動鉄片形や電流力計形などに当てはまる特徴であり、可動コイル形の説明ではない。

Question 2

交流専用の計器であり、主に電力量計として用いられる指示計器の種類として正しいものはどれか。

Accepted Answer

誘導形。【解説】誘導形計器は、交流によってつくられる移動磁界が円板に渦電流を生じさせ、その相互作用で円板を回転させる仕組みの計器である。交流専用であり、回転数を積算することで電力量を測れるため、需要家に取り付けられる電力量計として広く用いられてきた。【他の選択肢が不適切な理由】「可動コイル形」は永久磁石とコイルによる直流専用の計器であり、交流の電力量測定には用いられない。「静電形」は極板間に働く静電力を利用する計器で、高電圧の測定に用いられ、消費電流が極めて小さいことが特徴である。「熱電形」は電流による発熱を熱電対で電圧に変換する計器で、高周波を含む交流の実効値測定に適するが、電力量の積算には用いられない。なお指示計器の種類は、可動コイル形が直流専用、誘導形が交流専用、可動鉄片形や電流力計形が交直両用というように、使える電流の種類とあわせて整理して覚えるとよい。

Question 3

内部抵抗0.9［Ω］の電流計の測定範囲を10倍に拡大するために、この電流計に並列に接続する分流器の抵抗値として正しいものはどれか。

Accepted Answer

0.1［Ω］。【解説】分流器は、電流計と並列に接続して電流の一部を迂回させ、測定範囲を広げるための抵抗である。電流計の内部抵抗をr、倍率をnとすると、必要な分流器の抵抗RsはRs = r ÷（n － 1）= 0.9 ÷（10 － 1）= 0.9 ÷ 9 = 0.1［Ω］となる。確かめると、両者は並列であるから電圧が等しく、分流器には電流計の9倍の電流が流れるため、合計で10倍の電流を測れることになる。【他の選択肢が不適切な理由】「0.09［Ω］」は内部抵抗を倍率10でそのまま割った値であり、分母を n － 1 とする点を見落としている。「0.9［Ω］」は電流計の内部抵抗をそのまま答えたもので、分流器の抵抗を求める計算をしていない。「9［Ω］」は内部抵抗に倍率10を掛けた 0.9 × 10 の値であり、分流器は内部抵抗を n － 1 で割って求める。

Question 4

内部抵抗10［kΩ］の電圧計の測定範囲を5倍に拡大するために、この電圧計に直列に接続する倍率器の抵抗値として正しいものはどれか。

Accepted Answer

40［kΩ］。【解説】倍率器は、電圧計と直列に接続して電圧の一部を分担させ、測定範囲を広げるための抵抗である。電圧計の内部抵抗をr、倍率をnとすると、必要な倍率器の抵抗RmはRm = r ×（n － 1）= 10 ×（5 － 1）= 10 × 4 = 40［kΩ］となる。確かめると、全体の抵抗は 10 ＋ 40 = 50［kΩ］となり、電圧計が分担するのはそのうち5分の1であるから、確かに5倍の電圧まで測れることになる。【他の選択肢が不適切な理由】「2［kΩ］」は内部抵抗を倍率で割った 10 ÷ 5 の値であり、分流器とも倍率器とも異なる計算である。「20［kΩ］」は倍率を3として計算した場合の値である。「50［kΩ］」は倍率器を含めた回路全体の抵抗であって、追加する倍率器そのものの抵抗値ではない。

Question 5

内部抵抗2［kΩ］の電圧計に18［kΩ］の倍率器を直列に接続した。この状態で電圧計の指示が30［V］であるとき、測定している実際の電圧として正しいものはどれか。

Accepted Answer

300［V］。【解説】倍率器を接続したときの測定範囲の倍率nは、電圧計の内部抵抗rと倍率器の抵抗Rmを用いてn = 1 ＋ Rm ÷ r= 1 ＋ 18 ÷ 2= 1 ＋ 9 = 10倍となる。したがって実際の電圧は30 × 10 = 300［V］である。直列であるから電流は共通で、抵抗の比 2 対 18 に応じて電圧が分かれ、電圧計は全体の10分の1を受け持っていることになる。【他の選択肢が不適切な理由】「30［V］」は電圧計の指示そのままの値であり、倍率器による拡大を考慮していない。「270［V］」は倍率器が分担する電圧 30 × 9 の値であって、全体の電圧ではなく電圧計の分を含んでいない。「600［V］」は倍率を20倍として計算した場合の値であり、設問の条件と一致しない。

Question 6

真の値が100［V］である電圧を測定したところ、指示値が102［V］であった。このときの誤差率として正しいものはどれか。

Accepted Answer

＋2［％］。【解説】測定値から真の値を引いたものを誤差といい、誤差を真の値で割って百分率にしたものを誤差率という。誤差 = 102 － 100 = ＋2［V］誤差率 = 2 ÷ 100 × 100 = ＋2［％］となる。誤差率が正であれば真の値より大きく指示していることを意味する。なお、真の値に近づけるために測定値へ加える量を補正といい、この場合の補正は －2［V］となる。【他の選択肢が不適切な理由】「－2［％］」は符号が逆であり、真の値より大きく指示しているのだから誤差は正になる。「＋1［％］」は誤差を測定値と真の値の和などで割った場合の値である。「＋0.2［％］」は百分率にする際に100を掛け忘れた、あるいは桁を1つ誤った場合の値である。誤差率は必ず真の値で割る点に注意する。

Question 7

最大目盛300［V］、階級0.5級の電圧計を用いて測定を行うとき、この計器に認められる最大の誤差として正しいものはどれか。

Accepted Answer

±1.5［V］。【解説】指示計器の階級（0.5級、1.0級など）は、最大目盛の値に対する許容誤差の百分率を表している。0.5級であれば、最大目盛の±0.5％までの誤差が認められる。許容誤差 = 300 × 0.005 = ±1.5［V］となる。この許容誤差は目盛のどの位置で測定しても同じ大きさであるため、最大目盛に近い範囲で測定するほど、測定値に対する誤差の割合は小さくなる。測定範囲は測る値に近いものを選ぶのが基本である。【他の選択肢が不適切な理由】「±0.5［V］」は階級の数値をそのまま電圧として答えたもので、最大目盛を掛けていない。「±0.15［V］」は百分率の計算で桁を1つ誤った場合の値である。「±15［V］」は階級を5級として計算した場合、すなわち最大目盛の5％とした場合の値であり、設問の0.5級とは一致しない。

Question 8

回路の電圧と電流を測定するときの、電圧計と電流計の接続方法として正しいものはどれか。

Accepted Answer

電圧計は並列に電流計は直列に接続する。【解説】電圧は二点間の電位差であるから、電圧計は測定したい部分と並列に接続する。電圧計は内部抵抗が非常に大きく作られており、回路にほとんど電流を流さないため測定対象に影響を与えにくい。一方、電流は回路を流れる量そのものであるから、電流計は回路を切って直列に接続する。電流計は内部抵抗が非常に小さく作られている。【他の選択肢が不適切な理由】「電圧計は直列に電流計は並列に接続する」は接続方法が正反対であり、特に内部抵抗の小さい電流計を電源に並列に接続すると短絡状態となり、計器の焼損や事故につながる危険がある。「電圧計も電流計もともに直列に接続する」は電圧計の接続が誤りで、内部抵抗が大きいため回路の電流がほとんど流れなくなる。「電圧計も電流計もともに並列に接続する」は電流計の接続が誤りで、同じく短絡の危険がある。

Question 9

電気機器や配線の絶縁が良好であるかどうかを調べるために用いる計器として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

絶縁抵抗計。【解説】絶縁抵抗計（メガー）は、直流の高い電圧を加えて、電線相互間や電路と大地との間の絶縁抵抗を測定する計器である。値が大きいほど絶縁が良好であることを示し、測定はメグオーム単位で行う。自動火災報知設備の配線の点検でも、絶縁抵抗の測定は基本的な項目として行われる。【他の選択肢が不適切な理由】「接地抵抗計」は接地極と大地との間の接地抵抗を測定する計器であり、感電防止のための接地工事が適切かどうかを確かめるものである。「回路計」はテスタとも呼ばれ、直流や交流の電圧、電流、抵抗などを1台で測定できる計器であるが、絶縁抵抗の測定に必要な高い電圧は加えられない。「検電器」は充電の有無を確かめる器具であり、抵抗の値を測定するものではない。なお絶縁抵抗計は測定時に直流の高い電圧を加えるため、半導体を含む機器につないだまま測定すると機器を損傷させるおそれがあり、事前に切り離す必要がある。

Question 10

内部抵抗0.2［Ω］の電流計に、0.05［Ω］の分流器を並列に接続した。このときの測定範囲の倍率として正しいものはどれか。

Accepted Answer

5倍。【解説】分流器を接続したときの測定範囲の倍率nは、電流計の内部抵抗rと分流器の抵抗Rsを用いてn = 1 ＋ r ÷ Rs= 1 ＋ 0.2 ÷ 0.05= 1 ＋ 4 = 5倍となる。並列であるから両端の電圧は等しく、抵抗が4分の1の分流器には電流計の4倍の電流が流れる。電流計を流れる1に対し分流器を流れる4を足して、合計5倍の電流が測れるという関係である。【他の選択肢が不適切な理由】「1.25倍」は 1 ＋ 0.05 ÷ 0.2 のように、内部抵抗と分流器の抵抗を分子と分母で取り違えた場合の値である。「4倍」は分流器に流れる電流の割合そのものであり、電流計自身を流れる分を足していない。「0.25倍」は分流器の抵抗を内部抵抗で割った 0.05 ÷ 0.2 の値であり、分子と分母が逆であるうえ1を足す手順もない。

電気計測と指示計器の一問一答