理論

電験三種理論科目

2026/9/30

半導体と電子回路｜pn接合とダイオード、トランジスタの動作領域、FET、オペアンプの負帰還【電験三種・理論】

過渡現象までは、抵抗・コンデンサ・コイルのように、電圧と電流の関係が素子の値だけで決まる部品を扱ってきました。この記事の主役の半導体素子は、そうではありません。ダイオードは向きによって電流の流れやすさがまるで違い、トランジスタは別の端子の電流や電圧で、流れる電流の大きさが変わります。オームの法則や重ね合わせはそのままでは使えないので、「素子がどの状態にあるかを仮定し、簡単なモデルに置き換えて解き、仮定が成り立っているかを確かめる」という手順で扱います。電験三種では、理論科目の「電子理論」にあたる範囲です。 ...

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2026/10/1

電気計測と測定器｜指示計器の動作原理、分流器と倍率器、内部抵抗による誤差、階級、ブリッジ【電験三種・理論】

半導体と電子回路までで、回路の電圧や電流を計算で求める道具はひととおりそろいました。この記事は、その電圧や電流を実際に測る側の話です。測定には、計算のときにはなかった事情が3つあります。計器をつなぐと回路そのものが変わること。計器の種類によって、応答する量（平均値か実効値か）が違うこと。読んだ値には必ず幅があること。電験三種では、理論科目の「電気計測及び電子計測」にあたる範囲です。指針がどこで止まるかという話から始めて、測定範囲の広げ方、内部抵抗による誤差、階級、ブリッジ、電力と電力量の測り方へと進みます ...

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2026/9/29

過渡現象｜RC・RL回路の時定数、初期値と最終値、切替の瞬間に連続する量【電験三種・理論】

三相交流回路までは、スイッチを入れてから十分に時間がたち、電圧と電流が同じ形をくり返すようになった状態（定常状態）だけを計算してきました。この記事では、その手前、スイッチを入れた・切った直後から落ち着くまでの変化を扱います。これを過渡現象と呼びます。電験三種の理論で扱うのは、主に抵抗とコンデンサ1つ、または抵抗とコイル1つの回路（一次回路）です。「1τで63%」「5τでほぼ100%」という数字だけを覚えていると、はじめからコンデンサに電圧が残っていたり、抵抗がいくつもあったりしたときに使い方を誤ります。こ ...

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2026/9/29

三相交流回路｜Y・Δ結線の√3と30°、1相分の等価回路、三相電力、二電力計法【電験三種・理論】

交流電力と力率改善では、1組の電圧と電流から有効電力と無効電力を出しました。発電機から送電線、建物の動力設備まで、大きな電力を運ぶ回路の多くは、その1組を3つ組み合わせた三相交流です。三相の計算には √3 という係数が何度も出てきます。ただ、どこに √3 が付くかを表で覚えただけだと、相順が逆になったり、3つの負荷がそろっていなかったりしたときに手が止まります。この記事では、√3 と30°のずれを「2つのフェーザの差」から導き、そろった負荷を1相分に直して解く手順、三相電力の式が使える条件、電力計2台で三 ...

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2026/9/29

RLC回路とインピーダンス｜直列と並列の合成・誘導性と容量性・共振とQ【電験三種・理論】

交流回路の基礎では、抵抗・コイル・コンデンサを1つずつ電源につなぎ、電流が同相・90°遅れ・90°進みになることを確かめました。実際の設備では、これらが組み合わさって現れます。電動機の巻線は抵抗とコイルの直列ですし、力率を改善するコンデンサは電動機と並列に入ります。この記事では、組み合わせた回路の電流と電圧を求めます。手順は直流回路の基礎の合成抵抗とほとんど同じで、足す量が複素数になるだけです。ただし、並列回路の合成と共振の2か所は、直流の感覚のまま考えると答えを外します。その2か所には、条件と計算例を多 ...

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2026/9/29

交流電力と力率改善｜有効・無効・皮相電力、複素電力、進相コンデンサの容量【電験三種・理論】

RLC回路とインピーダンスでは、負荷の電流が電圧より遅れたり進んだりする理由を確かめ、そのずれの余弦を力率と呼ぶところまで進みました。この記事では、そのずれが電力にどう効くのかを扱います。直流なら電圧と電流を掛ければ電力でした。交流では、電圧計と電流計の読みを掛けても、負荷が実際に使っている電力にはなりません。掛け算の答えと実際の電力がなぜ食い違うのか、食い違った分のエネルギーはどこへ行くのか、それを進相コンデンサで打ち消すには何 kvar、何 µF 要るのかを、順に計算していきます。この記事で押さえる ...

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2026/9/29

交流回路の基礎｜正弦波の読み方・実効値と平均値・位相差・フェーザ【電験三種・理論】

直流回路の基礎と直流回路の解析で扱ったのは、電圧も電流も時間がたっても変わらない回路でした。建物のコンセントや分電盤に来ている電気は違います。1秒間に50回または60回、正と負のあいだを行って戻る交流です。値が刻々と変わる量を「100 V」「15 A」のように1つの数で言うにはどうするのか。2つの交流の山がずれているとき、そのずれをどう数えるのか。この記事はそこを扱います。どの公式も短いのですが、どんな波形に対して成り立つのか、どの区間で平均したのか、何と何を比べているのかを取り違えると、正しい公式から違 ...

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2026/9/20

直流回路の基礎｜オームの法則・合成抵抗・分圧と分流・電力【電験三種・理論】

ここから回路の話に入ります。静電気から電磁誘導までは、電荷や磁束が空間で何をしているかを見てきました。直流回路では見る場所が変わります。部品をつないだ道すじの上で、電流がどう分かれ、電圧がどう配られるか。ここで使う式そのものは V＝IR を中心にごく少数ですが、どの式がどんな条件のときに使えるのかを押さえておかないと、少し形を変えられただけで手が止まります。この記事は、その条件のほうに重心を置いて書いています。この記事で押さえることオームの法則はすべての部品で成り立つ法則ではない。成り立つ素子と、成り ...

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2026/9/29

直流回路の解析｜キルヒホッフの法則・重ね合わせ・テブナンの定理・ブリッジ【電験三種・理論】

直流回路の基礎で扱ったのは、抵抗を直列・並列の順にまとめていけば1本の抵抗になる回路でした。ところが、電源が別々の枝に1つずつ入っている回路や、4つの抵抗をひし形に組み、左右の頂点をもう1本の抵抗でつないだ回路は、どこから合成を始めても1本にまとまりません。この記事では、そういう回路を解くための道具を順に紹介します。道具ごとに「使ってよい条件」と「何を求めるのが得意か」が違うので、公式そのものより、そちらに紙面を割きました。計算例は、同じ回路を別の道具で解き直して答えが一致するかを確かめる形にしてあります ...

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2026/9/20

電磁誘導とインダクタンス｜ファラデーの法則・レンツの法則・自己誘導・相互誘導【電験三種・理論】

前のテーマ磁気の基礎と電磁力では、電流が磁界をつくり、その磁界が電流に力を及ぼすところまでを見ました。この記事はその続きで、磁束 Φ が変わったときに何が起こるかを扱います。発電機も変圧器も、電磁接触器を切ったときに接点が光るのも、漏電遮断器が動くのも、もとをたどればすべてこの1つの法則です。この記事で分かること誘導起電力は「磁束がある」ことではなく「磁束が変わる」ことで生じる。何を変えても同じ式で扱える。ファラデーの法則の負号は、正の向きを自分で決めて初めて意味を持つ。大きさだけ聞かれてい ...

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