H25 理論 問6(抵抗の消費電力)




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H25 理論 問6(抵抗の消費電力)

問 6
図の直流回路において、抵抗 R=10[Ω]で消費される電力[W]の値として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

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解 答

図の回路において、抵抗 R=10[Ω]に流れる電流が分かれば、消費される電力は

電力 \(P=I^2R\) として求められる。

任意の点の電流を求めるには、鳳テブナンの定理を使うと容易に求めることができます。

問題の回路を、次のようにします。

開放電圧を求める

鳳テブナンの定理のAB間の端子電圧を \(V_0\) とする。

\(V_0=V_1-V_2=60I_1-40I_2\)

\(V_0=60×\cfrac{2}{3}-40×\cfrac{3}{4}\)=10 [V]

合成抵抗を求める

鳳テブナンの定理で電源を短絡した時のAB間の合成抵抗を $R_0$ とする。

\(R_0=\cfrac{60×60}{60+60}+\cfrac{40×40}{40+40}\)=50 [Ω]

抵抗に流れる電流を求める

抵抗 R=10[Ω]に流れる電流を \(I\) [A] とすると

\(I=\cfrac{V_0}{R_0+R}=\cfrac{10}{60}=\cfrac{1}{6}\) [A]

等価回路は、次のようになります。

消費電力を求める

抵抗 R=10[Ω]が消費する電力を P[W] とすると

\(P=I^2R=\left(\cfrac{1}{6}\right)^2×10=\cfrac{10}{36}\)

P≒0.28 [W] になります。

正解は(1)