37PM49｜第37回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

1

この問題のポイント

この問題では、RL直列回路の時定数が問われています。

図では、抵抗 2 Ω とインダクタンス 5 H が直列に接続されています。

RL回路の時定数 τ は、次の式で求めます。

• τ = L / R

したがって、

• τ = 5 / 2
• τ = 2.5 s

となります。

図で見るポイント
図には、2 Ω の抵抗と 5 H のコイルが直列に接続されています。コンデンサはないため、RC回路ではなくRL回路として考えます。

解説

時定数とは、回路の応答の速さを表す値です。

RL回路では、インダクタは電流の変化を妨げる性質をもちます。そのため、スイッチを入れた瞬間に電流が急に最大値になるのではなく、時間をかけて増加します。

RL直列回路の時定数は、

• τ = L / R

で表されます。

ここで、

• τ：時定数［s］
• L：インダクタンス［H］
• R：抵抗［Ω］

です。

この問題では、

• L = 5 H
• R = 2 Ω

なので、

• τ = L / R
• τ = 5 / 2
• τ = 2.5 s

よって、選択肢1が正答です。

ひっかけポイント
RC回路の時定数は τ = RC ですが、RL回路の時定数は τ = L/R です。コイルがある回路では、LをRで割ると覚えます。

選択肢の確認

1．正しい。
RL直列回路の時定数は τ = L/R です。5 H / 2 Ω = 2.5 s となるため、正答です。

2．誤り。
5.0 s は、インダクタンス 5 H をそのまま時定数として選んだ誤りです。時定数は L を R で割って求めます。

3．誤り。
7.0 s は、2 Ω と 5 H を足した値に近いですが、時定数は足し算では求めません。

4．誤り。
10 s は、L × R = 5 × 2 とした場合の値です。これはRC回路のような積の考え方と混同した誤りです。RL回路では L/R を使います。

5．誤り。
15 s は、与えられた値から正しく導かれる時定数ではありません。RL回路では L/R = 2.5 s です。

覚えるポイント

• RL回路の時定数は τ = L/R です。
• RC回路の時定数は τ = RC です。
• インダクタは電流の急変を妨げます。
• 抵抗が大きいほど、RL回路の時定数は小さくなります。
• この問題では、5 H / 2 Ω = 2.5 s です。