詳解電気回路学演習とは
1000題程度の問題が収録されている辞書のような問題集です。
院試対策記事の電気回路学を説明するときには、必ずと言って良いほど紹介する問題集です。
詳解 電気回路演習(上下) 大下 眞二郎 (著)
上ではフェーザ回路、三相交流の計算。下では、過渡現象、分布定数回路の問題を豊富に取り扱っています。
「全部解くことはできないため、試験で出てきそうな問題を解きましょう。」と本サイト、他者様問わず、よく説明しています。
ですが、具体的にどのような問題が試験に出てくるのでしょうか？
そこで本記事では、旧帝大を初め多数の院試問題を解いてきた筆者の視点で、院試を攻略するために解いた方が良い問題を紹介していきます。
詳解電磁気学演習の章立て
- 直流回路
- Ohmの法則
- Kirchhoffの法則
- 電力・Joule熱
- 正弦波交流
- 実効値、回路素子の応答
- 瞬時電力、最大電力および平均電力
- 基本回路のインピーダンス、アドミッタンス
- ベクトル記号法
- 複素数の加減乗除と共役複素数
- 複素インピーダンス、アドミッタンス
- 電力の複素数表示
- 交流回路
- 直列共振と並列共振
- インピーダンスのY-Δ変換
- 相互誘導回路
- ブリッジ回路
- ベクトル軌跡
- 回路網解析と基本諸定理
- 網目解析、節点解析
- 回路の線形性、重ね合わせの理
- 相反定理と補償定理
- テブナンの定理とノートンの定理、ミルマンの定理
- 双対性、双対回路の求め方
- 多相交流
- 星形結線と環状結線
- 3相交流
- Y結線、Δ結線の電圧と電流
- 非対称電圧3相起電力のY-Δ変換
- 対称座標法
- 3相交流発電機の基本式
- Fourier変換と波形解析
- ひずみ波のFourier級数展開、実効値と電力、波形率、波効率、ひずみ率
- 3相回路におけるひずみ波
- 非周期波とFourier積分
- Fourier変換の諸性質、線形回路の応答
問題のレベル分け
「院試に出てくる問題」及び「院試問題を解くために必要な知識を習得する問題」という観点で紹介しますが、どうしても問題のレベルは存在します。
そこそこ勉強している方に基礎問題の紹介しても仕方ないと考えますので、3段階で分けることにします。
☆★★：基礎(高校レベル)
☆☆★：標準(大学講義レベル)
☆☆☆：応用(院試レベル)
オススメ問題
第5章 回路網解析と基本諸定理
大学によっては、本章までが試験範囲になります。また、大学電気回路においても一区切りする場面になります。キリの良い単元なだけあり、難しい(計算の複雑な)問題が揃っています。院試直前では、本性を中心に対策すべきだと思います。
問題[11] 重ね合わせの理 ☆☆★
ある電圧源/電流源に注目したとき、それ以外の電圧源/電流源は短絡/開放し、回路に流れる電流を求める問題です。基本事項は詰まっていますので、自信の無い方は確認しておきましょう。
問題[16] 補償定理の確認 ☆☆☆
長丁場の問題です。文句なしの☆☆☆です。補償定理自体問われる大学が少ないですので、受験しようとしている大学の過去問で問われた履歴が無い時は思い切って捨てるでも仕方ないかもしれません。
問題[22] ブリッジ回路とテブナンの定理 ☆☆★
ブリッジ回路の真ん中に流れる電流をテブナンの定理を用いて解く問題です。本サイト以外にも、様々なサイト様で取り扱われている問題です。知らない方は、是非チェックしましょう。
問題[25] 回路の等価電流源の導出 ☆☆★
ノートンの定理を使用する上で前提としてできるようになっておかなければならない問題です。等価電圧源はイメージ通りできる人が多いですが、等価電流源・・・と聞かれると固まる方も居るかもしれません。是非できるようになっておきましょう。
問題[33] ミルマンの定理 ☆☆☆
基本的に、やっていることはノートンの定理と変わりません。テブナンの定理だけでなく、同じくできるようになっておきましょう。
第6章 多相電流
三相交流に関する問題が並びます。出題されない大学が多いので、下記の大学院を受験する方以外は飛ばしても問題ないと思います。
- 東大（第6問）
- 名大（専門、電気エネルギー工学）
- 大阪公立大学（電気回路）
※電験では超頻出のため、必ずチェックしておきましょう。
問題[3] 回路に流れる線電流 ☆☆★
三相交流の回路計算を行う上で、相電流と線電流は必ず区別しておかなければならないです。ベクトル合成で求められますので、本問を通して理解を深めましょう。
問題[4] 三相交流のΔ-Y変換 ☆☆★
本文は、院試、電験（理論）問わず、よく出てきます。一見難しそうな回路ですが、Δ-Y変換を行うことで、一相分の計算に帰着できることを覚えておきましょう。
問題[17][18] 三相交流回路に流れる電流の計算 ☆☆★
一相ごとに電流を求め、これを足し合わせれば良いです。複雑そうに見えますが、計算の手間が増えるだけで、やっていることは単純であることを本問を通して実感できると幸いです。
なお、問題[18]はΔ-Y変換を使用する必要があるため、少し難しいです。
問題[31] 三相交流負荷の全消費電力の算出 ☆☆★
問題[17]と同じく、三相分の結果を足し合わせると良いです。電力についても同じ方法で解けます。
以降の問題は、難しい問題が続きます。発電機の一部の相を接地したときの電流を求めるなど、電験2種の二次試験レベルの問題が続きます。院試ではあまり問われることはないため、飛ばします。
第7章 フーリエ変換
本章も、あまり院試で問われることは無いです。どちらかと言えば、制御工学や電子回路との方が親和性が高いと思います。上記2科目を使用する方は確認してみても良いかもしれません。
序盤は、フーリエ級数展開の計算練習が続きます。高校数学の範囲ですので飛ばします。
問題[13] ひずみ波の計算 ☆☆★
名工大を受験する方は練習してみても良いかもしれません。各高調波成分に分けて計算することが鍵です。
問題[19] ひずみ波の有効電力の計算 ☆☆★
問題[13]と同じく、各周波数成分に分けて計算することで、電力も求められます。
問題[32] ひずみ率の計算 ☆☆★
電験（理論）で問われることがあります。基本波の実効値に対する全高調波の実効値の比になります。わからなかった方は、練習しておきましょう。
問題[53] Y結線回路に流れる電流の高調波成分の計算 ☆☆★
基本波は0ですが、高調波に関してはある値を取ります。電験でも問われることがありますので、受験する方は確認しても良いかもしれません。
