基礎的知識（機械・電気）

正解: 4. 管内を圧力波が伝わる速さは、同じ口径なら硬質塩化ビニル管より鋼管のほうが遅い

解説: 圧力波が管内を伝わる速さは、水の圧縮性と管の弾性で決まり、弾性係数の小さい（変形しやすい）硬質塩化ビニル管では鋼管よりかなり遅くなります。鋼管のほうが遅いとする4が誤りです。弁を急閉止したときの圧力上昇は、ジューコフスキーの式 Δp = ρ×a×Δv（ρ は密度、a は圧力波の伝…

関連キーワード: ウォーターハンマー・水撃作用・圧力波・フライホイール・硬質塩化ビニル管

正解: 2. 10 Ω の抵抗に 0.5 A の電流が流れているとき、両端の電圧は 5 V である

解説: オームの法則は V = I×R（電圧 = 電流×抵抗）です。10 Ω に 0.5 A が流れているときの電圧は 0.5×10 = 5 V で、2が正しい計算です。1は I = V／R = 10／20 = 0.5 A で、2 A は抵抗を電圧で割った誤りです。3は R = V／I …

関連キーワード: オームの法則・電圧・電流・抵抗

正解: 4. 消費電力 1 kW の電熱器を 1 時間使ったときの電力量は 3,600 kJ である

解説: 1 kW の電熱器を 1 時間使った電力量は 1 kWh です。1 W は 1 秒あたり 1 J なので、1 kWh = 1,000 W×3,600 s = 3,600,000 J = 3,600 kJ となり、4が正しい計算です。1は P = V×I = 100×2 = 200…

関連キーワード: 電力・電力量・消費電力・抵抗

正解: 5. 4 Ω と 12 Ω を並列につなぎ、さらに 2 Ω を直列につないだ回路の合成抵抗は 5 Ω である

解説: 4 Ω と 12 Ω の並列の合成抵抗は (4×12)／(4＋12) = 3 Ω で、これに 2 Ω を直列に加えると 3＋2 = 5 Ω となり、5が正しい計算です。1は直列なので 10＋20 = 30 Ω で、約 6.7 Ω は並列の計算をした誤りです。2は並列なので 30÷…

関連キーワード: 合成抵抗・直列・並列・電圧・電流

正解: 3. 10.0 A

解説: 単相交流回路の電力は P = V × I × cosθ で求められます。ここで P = 800 W、V = 100 V、cosθ = 0.8 なので、I = P / (V × cosθ) = 800 / (100 × 0.8) = 800 / 80 = 10.0 A となります。…

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正解: 4. 周波数 60 Hz の交流の1周期の時間は、約 0.017 秒である

解説: 周期 T と周波数 f は T = 1／f の関係にあり、60 Hz の周期は 1／60 ≒ 0.017 秒なので、4が正しい記述です。正弦波交流の実効値は最大値の 1／√2（約 0.707）倍なので、最大値約 141 V の実効値は約 100 V です（1）。周波数は 1 秒間…

関連キーワード: 周波数・周期・実効値・最大値・平均値

正解: 5. D種接地工事について定められている接地抵抗値の上限は、10 Ω である

解説: 電気設備の技術基準の解釈第17条第4項により、D種接地工事の接地抵抗値は 100 Ω 以下とされています（地絡時に 0.5 秒以内に自動遮断する装置を設けると 500 Ω 以下に緩和）。10 Ω 以下は第17条第3項のC種接地工事の値で、5が誤りです。接地は、漏電した機器の外箱の…

根拠・参照資料: 電気設備の技術基準の解釈第17条・第29条

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正解: 4. 単相誘導電動機は、主巻線だけでは回転を始めるトルクを生じない

解説: 単相誘導電動機の主巻線がつくる磁界は向きが交互に変わるだけの交番磁界で回転磁界にならないため、主巻線だけでは起動トルクを生じません。このためコンデンサや補助巻線などの起動の仕組みを用います（4が正しい）。かご形三相誘導電動機の回転子は導体棒を短絡環でつないだもので、電流は電磁誘導…

関連キーワード: 三相誘導電動機・単相誘導電動機・同期電動機・直流電動機・起動トルク

正解: 1. すべりは同期速度と回転子速度の差を同期速度で割った値で表される

解説: すべり s は、同期速度 Ns と回転子速度 N の差を同期速度で割った値で表され、s = (Ns - N) / Ns で計算します。すべりが同期速度に対する回転子の速度の「比率」という表現は不正確であり、正しくは速度の「差の比率」です。すべりが0のときは回転子が同期速度で回転し…

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正解: 5. スターデルタ始動では、始動トルクが全電圧で始動したときの約 1/√3 に下がる

解説: スターデルタ始動では、始動時にスター結線にすることで各巻線に加わる電圧が全電圧の 1/√3 になります（3）。誘導電動機のトルクは電圧の2乗に比例するため、始動トルクは (1/√3)² = 1/3 に下がり、約 1/√3 ではありません（5が誤り）。線電流も全電圧始動（デルタ結線…

関連キーワード: 三相誘導電動機・スターデルタ始動・全電圧始動・インバータ始動・始動トルク

正解: 3. 1,500 min⁻¹

解説: 三相誘導電動機の同期速度 Ns は Ns = 120f / p（f：電源周波数、p：極数）で求められます。f = 50 Hz、p = 4 のとき、Ns = 120 × 50 / 4 = 6,000 / 4 = 1,500 min⁻¹ となります。実際の回転速度はすべりにより同期速…

関連キーワード: 同期速度・極数・周波数・三相誘導電動機・回転速度

正解: 3. サーマルリレーはバイメタルの熱変形を利用して過負荷を検出する装置である

解説: サーマルリレー（熱動継電器）はバイメタルに電流を流し、過電流による発熱でバイメタルが変形する特性を利用して過負荷を検出する装置です。過負荷保護装置は過電流に対して一定の時限をもって動作するものであり、「即座に」遮断するのは短絡保護装置の機能です。配線用遮断器（MCCB）は過電流・…

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正解: 3. 青銅は、銅に亜鉛を加えた合金を主体とする材料である

解説: 青銅（ブロンズ）は銅にすずを加えた合金を主体とする材料で、バルブや弁箱などの鋳物に使われます。銅に亜鉛を加えた合金は黄銅（真ちゅう）なので、肢3が誤りです。肢1：銅は金属の中でも熱伝導率が大きく（約 400 W/(m・K)）、伝熱管などに使われます。肢2：アルミニウムの融点は約 …

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正解: 2. 異種金属を接触させると、イオン化傾向の大きい金属が腐食されやすい

解説: 異種金属を接触させた場合（ガルバニック腐食）、イオン化傾向の大きい金属（卑な金属）がアノードとなり優先的に腐食されます。イオン化傾向の小さい金属（貴な金属）はカソードとなり防食されます。電気防食法では被防食体をカソード（陰極）にすることで腐食を防止します（外部電源法や流電陽極法）…

関連キーワード: 腐食・ガルバニック腐食・イオン化傾向・電気防食・異種金属

正解: 5. 焼ならしは、加熱した後に炉から出して空気中で自然に冷やす処理である

解説: 焼ならしは、鋼を変態点以上の適当な温度に加熱した後、炉から出して空気中で自然に冷やし（空冷）、組織を細かく均一にする処理なので、5が正しい。1と4は誤りで、焼なましは、加熱した後に炉の中でゆっくり冷やし（炉冷）、鋼を軟らかくしたり内部のひずみを除いたりする処理である。水や油で急に…

関連キーワード: 熱処理・焼入れ・焼ならし・焼なまし

正解: 1. 引張強さは、材料が耐えた最大荷重を元の断面積で割った値をいう

解説: 引張強さは、引張試験で材料が耐えた最大の荷重を、試験前の元の断面積で割った値なので、肢1が正しい記述です。肢2：応力とひずみが比例する範囲の上限は比例限度です。降伏点は、荷重がほとんど増えなくても伸びが急に進み始める点の応力です。肢3：たたいたり圧延したりして薄く広げられる性質は…

関連キーワード: 引張強さ・降伏点・延性・クリープ・靱性

正解: 2. 100 ℃の水 1 kg が水蒸気になるときに吸収する熱量は、約 2,260 kJ である

解説: 100 ℃の水が同じ温度の水蒸気になるときに吸収する熱（蒸発熱・気化熱）は、1 kg あたり約 2,260 kJ と大きく、水が冷却による消火に適する理由の一つなので、肢2が正しい記述です。肢1：水の比熱は約 4.2 kJ/(kg・K) で、1 kg を 1 K 上げるには約 4…

関連キーワード: 比熱・蒸発熱・融解熱・水蒸気・冷却

正解: 5. 氷に大きな圧力を加えていくと、氷の融点は0℃よりわずかに高くなる

解説: 氷は、大きな圧力を加えると融点が0℃よりわずかに低くなる（約13.5 MPa加えるとおよそ1℃下がる）。水が凍ると体積が増える性質と関係があり、圧力で押されると体積の小さい水の側に移りやすくなるためで、5が誤り。1は正しく、水が凍ると体積はおよそ9%増える。2は正しく、1気圧のも…

関連キーワード: 凍結・密度・融点・凝固点・配管

正解: 5. 静水圧は水の深さに比例し、P = ρgh で求められる

解説: 静水圧は水の深さ h に比例し、P = ρgh（ρ：水の密度、g：重力加速度、h：深さ）で求められます。水深 10 m における水圧（ゲージ圧）は P = 1,000 × 9.8 × 10 = 98,000 Pa ≈ 0.098 MPa（約 0.1 MPa）であり、1 MPa は…

関連キーワード: 水圧・静水圧・深さ・P=ρgh

正解: 2. 液面にかかる圧力が低い高地でも、水温が同じなら水の飽和蒸気圧は平地と同じである

解説: 水の飽和蒸気圧は水温によって決まる値で、液面にかかる圧力（大気圧）には左右されないので、2が正しい。高地で水が100℃より低い温度で沸騰するのは、飽和蒸気圧が小さくなるからではなく、液面にかかる圧力が低いため、飽和蒸気圧がその圧力に達する温度が下がるからである。1は誤りで、飽和蒸…

関連キーワード: 飽和蒸気圧・沸点・沸騰・標準大気圧

正解: 4. 同じ材料・同じ長さの棒に同じ荷重を加えると、直径が2倍の棒の伸びは4分の1になる

解説: フックの法則により、比例限度以内では応力＝縦弾性係数×ひずみが成り立つ。同じ材料・同じ長さ・同じ荷重で直径が2倍になると、断面積は4倍になるので応力は4分の1になり、ひずみも4分の1になる。伸びはひずみ×元の長さなので、伸びも4分の1になる。4が正しい。1は誤りで、応力は荷重を断…

関連キーワード: 応力・ひずみ・フックの法則・縦弾性係数・伸び

正解: 3. 100 MPa

解説: 安全率 S は材料の基準強さ（この場合は引張強さ）を許容応力で割った値であり、許容応力 = 基準強さ ÷ 安全率 で求められます。したがって許容応力 = 400 ÷ 4 = 100 MPa となります。1,600 MPa は引張強さに安全率を掛けてしまった誤りで、許容応力が材料の…

関連キーワード: 安全率・許容応力・引張強さ・基準強さ

正解: 2. 定滑車は力の向きを変えることができるが、必要な力の大きさは変わらない

解説: 定滑車は回転軸が固定された滑車で、ロープを引く力の向きを変えることはできますが、必要な力の大きさは荷物の重さと同じで変わりません。動滑車を1個使用すると必要な力は荷物の重さの半分になります（2倍になるのは誤り）。力が半分になるのは動滑車の場合であり、定滑車では半分になりません。動…

関連キーワード: 定滑車・動滑車・仕事の原理・力の向き

正解: 3. 最大静止摩擦力は、接触面を押し付ける垂直抗力に比例する

解説: 最大静止摩擦力 F は垂直抗力 N に比例し、F = μN（μ：静止摩擦係数）で表されるので、肢3が正しい記述です。肢1：摩擦力は垂直抗力で決まり、見かけの接触面積の大小にはほとんどよりません。肢2：動摩擦係数は一般に静止摩擦係数より小さく、動き出した後は小さい力で動かし続けられ…

関連キーワード: 静止摩擦力・動摩擦力・摩擦係数・垂直抗力

正解: 4. 490 W

解説: 物体を高さ h まで持ち上げるのに必要な仕事は W = mgh で求められます。W = 100 × 9.8 × 5 = 4,900 J です。動力（仕事率）P は仕事を要した時間で割った値なので、P = W/t = 4,900 ÷ 10 = 490 W となります。4,900 W…

関連キーワード: 仕事・動力・仕事率・ワット・mgh

正解: 4. 0.6 MPa

解説: ボイルの法則により、温度が一定のとき一定量の気体の絶対圧力と体積の積は一定（P₁V₁ = P₂V₂）です。P₁ = 0.2 MPa、V₁ = 6 L、V₂ = 2 L なので、P₂ = P₁V₁/V₂ = 0.2 × 6 ÷ 2 = 0.6 MPa となります。体積が 1/3 に…

関連キーワード: ボイルの法則・絶対圧力・体積・気体の性質

正解: 2. 物体の表面から放射される熱エネルギーは、絶対温度の 4 乗に比例する

解説: 物体の表面から放射される熱エネルギーは、絶対温度 T の 4 乗に比例します（ステファン・ボルツマンの法則）。火災の温度が上がると放射熱が急に強くなるのはこのためで、肢2が正しい記述です。肢1：静止した空気の熱伝導率は約 0.026 W/(m・K) で、水（約 0.6 W/(m・…

関連キーワード: 熱伝導・対流・放射・熱伝導率

正解: 5. フレミングの左手の法則では、中指を電流、人差し指を磁界に向けると親指が力の向きを示す

解説: フレミングの左手の法則では、中指を電流、人差し指を磁界の向きに合わせると、親指が導体に働く電磁力の向きを示します。電動機の原理に関係が深い法則で、肢5が正しい記述です。肢1：フレミングの右手の法則は、磁界中で導体を動かしたときに生じる誘導起電力の向きを示すもので、主に発電機に関係…

関連キーワード: 電磁誘導・フレミングの左手の法則・フレミングの右手の法則・レンツの法則・誘導起電力

正解: 2. 長さと断面積を共に 2 倍にした導線の抵抗は、元と等しい

解説: 導線の抵抗 R は R = ρL / A（ρ：抵抗率、L：長さ、A：断面積）で表され、長さに比例し断面積に反比例します。長さと断面積をともに 2 倍にすると R = ρ(2L)/(2A) = ρL/A となり元の値と等しいので、肢2が正しい記述です。肢1：金属導体の抵抗は、一般に…

関連キーワード: 電気抵抗・抵抗率・断面積・導線

正解: 1. 分流器は、電流計と並列に接続し、電流計の測定範囲を広げるために用いる

解説: 分流器は電流計と並列に接続する抵抗で、電流の一部を分流器に流すことにより、電流計の測定範囲を広げるので、肢1が正しい記述です。肢2：電圧計は負荷と並列に接続します。直列に接続するのは電流計です。肢3：電流計は回路に直列に入るので、回路への影響を小さくするため内部抵抗は小さく作られ…

関連キーワード: 電流計・電圧計・分流器・倍率器・内部抵抗

正解: 2. 体積 0.01 m³ の物体を水中に完全に沈めたときの浮力は、約 98 N である

解説: アルキメデスの原理により、浮力は物体が押しのけた水の重さに等しく、F = ρgV で求めます。体積 0.01 m³ を完全に沈めると F = 1,000 × 9.8 × 0.01 = 98 N なので、肢2が正しい記述です。肢1：完全に沈んだ後は押しのける体積が変わらないので、深…

関連キーワード: 浮力・アルキメデスの原理・密度・体積

正解: 4. 4,000 N

解説: パスカルの原理により、密閉された流体内の圧力はどこでも等しくなります。小ピストンが流体に加える圧力は P = F₁/A₁ = 200 N ÷ 5 cm² = 40 N/cm² です。大ピストンが受ける力はこの圧力に大ピストンの断面積を掛けて、F₂ = P × A₂ = 40 N/…

関連キーワード: パスカルの原理・油圧装置・ピストン・力の増幅・断面積比

正解: 1. ベンチュリ管を流れる流量が2倍になると、入口とのど部の圧力差はおよそ4倍になる

解説: ベンチュリ管は、入口とのど部の圧力差からベルヌーイの定理と連続の式で流量を求める計器で、圧力差は流速の2乗、つまり流量の2乗に比例する。流量が2倍なら圧力差はおよそ4倍になるので、1が正しい。2は誤りで、ピトー管は全圧と静圧の差（動圧）から流速を求める計器である。3は誤りで、オリ…

関連キーワード: ベンチュリ管・ピトー管・オリフィス・圧力損失・流速

正解: 3. 2.8 kW

解説: まず水に与えるべき動力（水動力）は Pw = ρgQH で求めます。吐出量 Q = 0.5 m³/min = 0.5 ÷ 60 ≈ 0.00833 m³/s なので、Pw = 1,000 × 9.8 × 0.00833 × 24 ≈ 1,960 W = 1.96 kW となります…

関連キーワード: 軸動力・水動力・ポンプ効率・全揚程・ρgQH

正解: 5. 吐出量を調整する弁を空気だまりより上流のポンプ直後に設けると、サージングは起こりにくい

解説: サージングは、吐出量と吐出圧力が周期的に変動し、配管の振動や騒音を伴う現象である。揚程曲線が右上がりとなる小流量の範囲で運転し、吐出側の配管に空気だまりや水槽があり、吐出量を調整する弁がそれらより下流側にあるときに起こりやすい。このため、調整する弁を空気だまりより上流のポンプ直後…

関連キーワード: サージング・揚程曲線・空気だまり・吐出量・キャビテーション

正解: 3. 20 MPa

解説: 引張応力は σ = F/A（荷重を断面積で割った値）で求めます。丸棒の断面積は A = π × (d/2)² = 3.14 × (10 mm)² = 3.14 × 100 = 314 mm² です。荷重 F = 6.28 kN = 6,280 N なので、σ = 6,280 N …

関連キーワード: 引張応力・断面積・丸棒・応力計算・σ=F/A

正解: 1. 両端を固定した部材の温度が上昇すると、部材には圧縮の熱応力が生じる

解説: 両端を固定した部材の温度が上昇すると、自由であれば伸びるはずの量が拘束されて押し戻されるため、部材には圧縮の熱応力が生じます（温度が低下すれば引張の熱応力）。その大きさは σ = E × α × ΔT（E：縦弾性係数、α：線膨張係数、ΔT：温度変化）で表されます。2は誤りで、式に…

関連キーワード: 熱応力・線膨張係数・縦弾性係数・圧縮・断面積

正解: 4. 一般に、引張強さが大きくなり、溶接性は低下する

解説: 炭素鋼は、炭素含有量が増えるほど（おおむね0.8%付近まで）硬さと引張強さが大きくなり、その代わりに伸び・絞り・衝撃値などの粘り強さは小さくなります。また、炭素が多いと溶接の熱で硬化しやすく溶接割れが起こりやすくなるので、溶接性は低下します。したがって4が正しい記述です。1は伸び…

関連キーワード: 炭素鋼・炭素含有量・引張強さ・溶接性・衝撃値

正解: 2. SUS304は、クロムとニッケルを含むオーステナイト系である

解説: SUS304は、約18%のクロムと約8%のニッケルを含むオーステナイト系ステンレス鋼（18-8ステンレス）で、配管や機器に広く使われています。1は誤りで、表面に不動態皮膜をつくって耐食性を生むのは主にクロムです。3は誤りで、オーステナイト系は一般に磁性をもたず、磁石にほとんど付き…

関連キーワード: ステンレス鋼・SUS304・オーステナイト系・不動態皮膜・熱伝導率

正解: 5. 一条ねじでは、リードとピッチは等しい

解説: リードとは、ねじを1回転させたときに軸方向に進む距離で、リード＝ピッチ×条数の関係があります。一条ねじでは条数が1なので、リードとピッチは等しくなります。1は誤りで、ピッチは隣り合うねじ山の対応する2点の間の軸方向の距離であり、記述はねじ山の高さの説明です。2は誤りで、二条ねじの…

関連キーワード: ねじ・リード・ピッチ・二条ねじ・呼び径