電源と測定器で取りこぼさない

STEP 1まず1問、見てみる

先生

式は1本だけです。どこで「求めた気」になってしまうか、そこを見ておきましょう。

式は1本なのに、20 回を選ぶ人が少なくありません。100 ÷ 5 ＝ 20 という「比」を出したところで、巻数を求めた気になってしまうからです。

電源と測定は、1問ごとの知識は小さいのに、数字の取り違えと器具の取り違えで落としやすい分野です。この回は前半で電源回路（変圧→整流→平滑）、後半で測定器を扱います。時間がなければ2回に分けて読んでもかまいません。

STEP 2覚えること

先生

電源回路は「変圧→整流→平滑」の順番どおり。問題がどの段の話かを先に決めると迷いません。

電源回路は、交流を変圧して電圧を合わせ、ダイオードで整流して一方向の脈流にし、コンデンサとコイルで平滑して直流に近づける、という順に並びます。

さらに出力電圧を一定に保つ場合は、ツェナーダイオードや三端子レギュレータの安定化回路を後ろに足します。平滑と安定化は別の回路です。

整流には、ダイオード1個で正の半周期だけを通す半波整流と、両方の半周期を同じ向きにそろえる全波整流があります。全波整流は、中点タップ付きの変圧器とダイオード2個の形か、ダイオード4個のブリッジの形です。

整流後に残る波打ち（リプル）の基本周波数は、半波なら入力と同じ f、全波なら 2fです。50 Hz の電源なら、半波で 50 Hz、全波で 100 Hz になります。全波のほうがリプルの山が倍の頻度で来るので、平滑しやすくなります。

平滑回路では、大容量のコンデンサが脈流の山で充電し、谷で放電して電圧のへこみを埋めます。直列に入れたチョークコイルは電流の変化を妨げ、リプルをさらに小さくします。

オリジナルNo.2 工学 問26 はこの穴埋めで、回路名に「安定化」、部品に「抵抗」や「水晶振動子」を混ぜてきます。

実効値と平均値も電源の問題で出ます。電源の「交流 100 V、2 A」のように大きさだけを言うときは、実効値を指します。正弦波の最大値を Vm とすると、実効値と平均値は次のとおりです。

家庭の 100 V は実効値なので、最大値は約 141 V、半周期の平均値は約 90 V です。0.707 と 0.637 はどちらも「0.6〜0.7」で紛らわしいので、実効値は √2、平均値は π と記号で覚え、入れ替えた肢を切ります。

蓄電池は数字と性質の組合せで出ます。鉛蓄電池は1セル（1個）の公称電圧が 2.0 V で、12 V の製品は6セルを直列にしたものです。ニッケルカドミウム蓄電池は 1.2 V です。

リチウムイオン蓄電池は1セル約 3.6〜3.7 V で 1.2 V より高く、自己放電が少なく、メモリー効果がないので継ぎ足し充電ができます。一方で、破損や変形による発熱・発火の危険があるので、充電は専用の充電器で行います。

先生

後半は測定器です。器具の名前と「何を見るか」を1対1で結ぶだけ。計算はほぼありません。

後半は測定器です。3アマで問われるのは「その器具で何を見るか」の1点で、器具ごとに目的は1つに決まっています。

名前に「周波数」が入っていなくても、ディップメータは共振周波数を測る器具だという点に注意してください。逆に SWR メータには周波数を読む機能はありません。

ゲート時間は長いほど細かく読めます。1 秒なら 1 Hz 単位、0.1 秒なら 10 Hz 単位です。数えた数を時間で割るだけなので、ゲート時間が 1 秒でないときは割り算を忘れないでください。

アナログ式テスタで抵抗を測るときの注意は、オリジナルNo.1 工学 問30 でそのまま問われます。回路の電源を切り、コンデンサがあれば放電させてから測ります。

測る前に2本のテストリードを短絡して指針を 0 Ω に合わせる零オーム調整をし、レンジを切り替えたらやり直します。指針が読みやすい範囲に来るレンジを選び、終わったら OFF か交流電圧の最大レンジに戻します。

STEP 3肢の切り方

先生

計算問題は、選んだ答えを式に戻して検算します。ほかの肢も同じ式で切れますよ。

まず例題No.2 工学 問29（変圧器の巻数）です。式は V1 ／ V2 ＝ N1 ／ N2。電圧比は 100 ÷ 5 ＝ 20 なので、一次の巻数は二次の 20 倍で、N1 ＝ 10 × 20 ＝ 200 回です。

例題No.1 工学 問29 は、整流回路の図から名称と出力側 a 点の極性を選びます。図は、中点タップ付きの変圧器の両端にダイオードが1個ずつつながり、2つのダイオードのカソード（縦棒の側）が合流して a 点に出て、負荷を通って中点タップに戻る形です。

極性の問題は、ダイオードの向きを半周期ずつ追えばどんな図でも解けます。もし図のダイオードが2個とも逆向き（アノードが a 点側）なら、電流は中点タップから負荷を通って a 点に向かい、そこからダイオードへ吸い込まれます。

負荷の a 点側が低い電位になるので、a 点は負です。図を見たら最初に「縦棒がどちらを向いているか」を確かめ、名前と極性を別々に決めてから組合せの肢を探します。

例題No.3 工学 問30（周波数カウンタの原理）は、周波数の定義に戻れば一瞬です。周波数は1秒あたりの繰り返しの回数なので、基準周波数で区切るのは時間、その中で数えるのはサイクル数です。

区切るものに「振幅」、数えるものに「電圧値」を入れた肢は、どれも周波数の定義から外れるので切れます。

例題No.1 工学 問30（SWR メータの使いみち）は、器具と目的の表で照合します。共振周波数ならディップメータ、送信周波数なら周波数カウンタ、寄生発射（スプリアス）ならスペクトルアナライザ。アンテナと給電線の整合を調べるときだけが SWR メータです。

例題No.2 工学 問30 は、電源の「100 V、2 A」が実効値であることを先に決め、平均値 2/π・実効値 1/√2 を入れ替えた肢を切ります。

例題No.3 工学 問29 は、リチウムイオン蓄電池が「1.2 V より高い・継ぎ足し充電ができる・発熱発火の危険がある」の3点セットです。

STEP 4ひっかけ

先生

テスタの肢で「通電したまま抵抗を測る」と見えたら、その時点で誤りです。

STEP 5自分で解く

STEP 6今日のまとめ

先生

5つ、式や数字まで言えるか確かめましょう。詰まったものは表と図に戻ってください。

次回は法規に戻り、処分・返納・罰則です。「誰に対する措置か」を先に読む練習をします。