予備校講師の田原が電験3種の理論対策のWeb講座を作成しました。「田原の電験三種(理論編)」好評開講中!
電験三種の理論対策について
物理ネット予備校の講師が、電験三種の理論対策について書いています。
2008年5月にリリースしたの「田原の電験三種(理論編)」の作成のために、ひたすら「電験三種・理論」の例題を解きました。
予備校講師になって10年間で築き上げた「田原の物理」で、電験三種の問題を解くとどうなるのか?
公式を暗記してあてはめるのではなく、電磁気学をちゃんと理解して、納得して問題を解きたい人、電磁気学について一生モノの知識を身につけたい人が、「こんな講座が欲しかった!」と言ってくれるような講座になったと思います。
オーム社の問題集を解いていく過程で、気づいたことなどを、どんどんアップしていきますので、ぜひ、お気に入りに入れておいてください。
田原の電験三種(理論編)の第1講を無料で公開していますので、ぜひ、受講してみてください。

→ 田原の電験三種(理論編)無料講義

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ブリッジ回路の解法を整理してみました。

(1)ブリッジの両端の電位差を、電位の内分比をによって求め、等電位になっているかどうかを調べる。→等電位ならブリッジに電流が流れないため、ブリッジを除いてしまってよい。

(2)等電位になっていない場合、解法の選択として、テブナンの定理、ΔーY変換が考えられる。

(3)解法の選択は、問いの種類によって以下のように分けられる。

 ブリッジを流れる電流→ テブナンの定理
 合成抵抗→Δ-Y変換

とりあえず、これで多くの問題にあたってみて、確認してみるつもりです。

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第2章の例題7まで解きました。

複雑な回路網を簡単に解く方法として、等価回路、ミルマンの定理、テブナンの定理、ノートンの定理などがあります。

ここでの学習のポイントは、回路を見て、どの定理を使うとよいのかを判別できるようになることです。

この「判別」が出来なかったら、せっかく定理を理解しても、使えません。

ところで、ミルマンの定理は何かと似ていると思いませんか?

そうです、力学の「重心の式」と似ているのです。

各電池の電位を、コンダクタンスの重みをつけて平均した値が、並列接続した回路の電位差になっているという美しい結果なのです。

このような結果が出てくると言うことは、それが「当然」と感じられるような図を書けるはずだ!と思い、よく考えてみたら。。。。





書けました。

I=GV

というコンダクタンスの定義式は、電気容量のQ=CVと対応する表現です。

コンダクタンスは、言ってみれば、「電流容量」のようなものなのです。

ですから、底面積がGであるような容器をイメージして、そこに堆積Iの液体を注いでいくと、液面の高さがVになるというようにイメージすることが出来ます。

このような図を用いて可視化すると、ミルマンの定理がイメージ化できました。

一度、イメージかできてしまえば、あとはとても簡単です。

普段、コンデンサー回路で使っている、田原式の解法を、電池と抵抗からなる回路網に、
そのまま適応できそうです。
オーム社「電験3種完全マスター・理論」への感想、第4弾です。

この本です。



新幹線の中で、問題は解かずに、解法研究をしました。

1-11 クーロンの法則(静磁界)

磁気モーメントが登場。電気における双極子モーメントに相当するもの
なのだけど、どの程度まで説明したほうがよいのかが課題。

1-12 電磁誘導

大学受験の範囲とほぼ同じなので、いつもの説明でO.K.

1-13 渦電流と表皮効果

ここは、苦労しそうです。

大学受験では、新課程になって渦電流を定性的に扱うようになりましたが、
結構、本格的に扱っているみたいなので、原理をある程度説明する必要がありそう。

1-14 インダクタンス

大学受験の範囲とほぼ同じなので、いつもの説明でO.K.

1-15 インダクタンスの直列接続

和接続、差接続、結合定数などは、大学受験では扱わない。
それほど難しい内容ではないけれど、問題の中で、どのように問われるのかを
確認しなくてはならないです。

1-16 電磁エネルギー

大学受験の範囲とほぼ同じなので、いつもの説明でO.K.

1-17 単位と記号

電磁気学の単位は、結構、面倒です。
電験3種の問題で、どのくらいの出題頻度なのかを調べて、
扱いの大きさを決めたいと思います。

今日は、移動時間が長かったので、このあと、引き続き、
第2章の電気回路もやりました。

記事が長くなったので、電気回路については次回に書きます。

電験3種対策のPCレター講座を作るために、
オーム社「電験3種完全マスター・理論」の問題を解いています。

この本です。




例題24までを解きました。

1-7 抵抗
抵抗の温度測定では、基準温度の周りの線形近似になっているところが、
分かりにくいのかなと思いました。

抵抗値が温度に関して曲線的に変化するのを、ある温度における接線で
近似した式を使っているのですが、「近似式」の感覚があるかないかで、パッと頭に
入るかどうか
が決まりそうです。

比を取ったり、差を取ったりして計算するところに、
田原式の解法が使えそうです。


1-8 電流の磁気作用

アンペアの法則をちゃんと理解できれば、直線電流の作る磁場と、
ソレノイドコイルの内部磁場が、なぜあのような式になるのかが納得できます。

円電流の中心磁場は、ビオ・サバールの法則から求められるのですが、
ビオ・サバールの法則はどこから導けるか知っていますか?

ローレンツ力の反作用として、導出することができます。

その導出をノートに書いて、「これも、講義で説明しようかな?」
などと考えていました。

1-9 電磁力

ほぼ高校物理と同じですが、「磁気モーメント」だけが高校では扱わない概念です。
定義を示すだけなら簡単なのですが、もうちょっと深く突っ込んだ説明をしたいと
思っています。

どうやって説明したらいいかは、検討中。

1-10 磁性体

磁化電流や、磁化率の分野は、完全に大学範囲。

周回積分などを使って、数学的に厳密に扱う方法もあるのだけど、
電験3種の問題集では、そのあたりをイメージ重視で処理している感じ。

僕としては、数学的に厳密にして、必要以上に難解にするのはいやだけど、
もう一歩踏み込んで概念を理解してもらいたいと思っています。

このあたりも、どうやって教えるのか、検討中。

電気回路と磁気回路の対応関係は、前半のヤマ場。

ここは、ちゃんと説明できたら、とても面白いテーマになりそうです。


第1章の電磁理論が終わるまで、あと20問。

数値計算が面倒な問題が多いため、思ったよりも時間がかかっていますが、
だいぶ電験の問題が、体に浸透してきた感じがあります。


電験3種対策のPCレター講座を作るために、
オーム社「電験3種完全マスター・理論」の問題を解いています。

この本です。




今日は、スタバで会議をしたあと、休憩時間に、電磁理論の例題11~17を
解きました。

数値計算が面倒なので、どのような工夫が必要なのか、
いろいろと試してみました。

○文字で置き換えてから、最後に数値を代入する。
○比をとって計算する。
○近似公式を使う。

そのほかにも、コンデンサーの接続の問題では、
図形的な解法が有効でした。

以下に数値計算を減らすかということが、
計算ミスを少なくする工夫かと思います。

この調子で、どんどん進めていきたいと思います。

電験3種の問題を、実際に解いて勉強していらっしゃる方は、
もしよかったら、どんな風に感じているのか、
phys-comへ書き込んでくださいね。

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