指示電気計器の種類と特徴 しじでんきけいき
指針の振れで電圧・電流を読む計器の分類。可動コイル形（直流、平均値）、可動鉄片形・電流力計形・熱電対形（交直両用、実効値）、整流形（交流、平均値に波形率 1.11 を掛けて実効値目盛）、静電形（高電圧）、誘導形（交流専用、電力量計）。何を指示するかが問われる。
令和8年1月期 問17 は各計器の特徴の正誤で、誤りは「熱電対形は波形にかかわらず最大値を指示する」（正しくは実効値）。7月期 問17 は整流形電流計の穴埋めで、可動コイル形は整流電流の「平均値」を指示し、目盛は正弦波の「実効値」が読めるよう平均値に「波形率」（≒ 1.11）を乗じてある。正弦波以外では誤差が出ます。
計器の指針は、電流が作る力で動きます。力が電流に比例する計器は、交流を入れると平均（零）になって振れません。力が電流の 2 乗に比例する計器は、交流でも一方向に振れ、しかも 2 乗平均、つまり実効値を示します。「力が電流の何乗か」を考えると、直流用か交直両用か、平均値か実効値かが決まります。
計器の種類と指示する値
- 永久磁石可動コイル形 永久磁石の磁界中のコイルに流れる電流に比例するトルク。直流専用、平均値を指示。感度が高く目盛が均等。交流を測るには整流形にする
- 可動鉄片形 固定コイルの磁界で鉄片を吸引・反発。トルクは電流の 2 乗に比例し、交直両用で実効値。丈夫で安価、商用周波の配電盤用。目盛は 2 乗目盛（下が詰まる）
- 電流力計形 固定コイルと可動コイルの電流の積に比例するトルク。交直両用、実効値。固定コイルに負荷電流・可動コイルに電圧比例電流を流せば電力計になる
- 整流形 ダイオードのブリッジで整流し、可動コイル形で平均値を指示。目盛は正弦波の波形率 1.11 を掛けて実効値で読めるようにしてある。正弦波以外は誤差。高周波まで使える
- 熱電対形 電流で熱線を加熱し、熱電対の起電力を可動コイル形で読む。発熱は電流の 2 乗に比例するので波形にかかわらず実効値。高周波の電流測定に向くが過負荷に弱い
- 静電形 電極間の静電力を利用。電流をほとんど消費せず、直流・交流の高電圧測定に用いる。実効値
- 誘導形 交流の移動磁界で円板に渦電流を誘導しトルクを得る。交流専用。積算の電力量計
整流形計器の目盛は「平均値 × 波形率」。方形波は波形率 1、三角波は 1.155 なので、正弦波用の目盛で読むと誤差になる
典型問題の解き方（整流形電圧計で最大値 10〔V〕の方形波を測ったときの指示）
手順
熱電対形が示すのは「実効値」で、「最大値」とした肢が誤りです。可動コイル形に交流を直接入れると振れません（平均が零）。整流形は「平均値」を感じて「実効値」の目盛を付けた計器で、掛ける係数は波形率（1.11）であって波高率（√2）ではありません。誘導形は「交流専用」、静電形は「高電圧用・消費電流がほぼ零」、電流力計形は「電力計」が定番の対応です。
この用語を押さえる問題
次の記述は、指示電気計器の一般的な特徴について述べたものである。このうち誤っているものを下の番号から選べ。
正答: 熱電対形計器は、波形にかかわらず最大値を指示する。
誤り。これが正答。熱電対形計器は被測定電流で熱線を加熱し、その温度上昇を熱電対の起電力で測る。発熱は電流の 2 乗に比例するので、波形にかかわらず指示するのは最大値ではなく実効値である。
この問題を解く次の記述は、図に示す整流形電流計について述べたものである。［ ］内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号から選べ。ただし、ダイオード D は理想的な特性を持つものとする。なお、同じ記号の［ ］内には、同じ字句が入るものとする。 (1) 整流形電流計は、永久磁石可動コイル形...
正答: Ａ=平均値 Ｂ=実効値 Ｃ=波形率
正しい。永久磁石可動コイル形計器はトルクが電流に比例し、可動部の慣性で脈動には追従できないため、全波整流された電流の平均値を指示する。交流計器は実効値で読みたいので、目盛は平均値に正弦波の波形率（実効値/平均値 = (1/√2)/(2/π) = π/(2√2) ≒ 1.11）を乗じた値で刻んである。したがって正弦波以外の波形では誤差を生じる。
この問題を解く図に示すように、直流電圧計 Ｖ₁、Ｖ₂ 及び Ｖ₃ を直列に接続したとき、それぞれの電圧計の指示値 V₁、V₂ 及び V₃ の和の値から測定できる端子 ab 間の電圧 Vab の最大値として、正しいものを下の番号から選べ。ただし、それぞれの電圧計の最大目盛値及び内部抵抗は、...
正答: 260〔V〕
正しい。直列接続では共通の電流 I が流れ、各電圧計の指示は I×内部抵抗。振り切れる電流は Ｖ₁ が 50/20k = 2.5〔mA〕、Ｖ₂ が 100/200k = 0.5〔mA〕、Ｖ₃ が 300/300k = 1〔mA〕なので、Ｖ₂ の 0.5〔mA〕が上限。このとき Vab = 0.5〔mA〕×(20+200+300)〔kΩ〕= 260〔V〕（内訳 10+100+150〔V〕）。
この問題を解く問われた問題 3
- 一陸技 令和8年7月期 問18 図に示すように、直流電圧計 Ｖ₁、Ｖ₂ 及び Ｖ₃ を直列に接続したとき、それぞれの電圧計の指示値 V₁、...
- 一陸技 令和8年7月期 問17 次の記述は、図に示す整流形電流計について述べたものである。［ ］内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号...
- 一陸技 令和8年1月期 問17 次の記述は、指示電気計器の一般的な特徴について述べたものである。このうち誤っているものを下の番号から選べ。