36PM35｜第36回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

4

公式正答は 4 です。正答内容は 2,000 V です。

この問題のポイント

コンデンサに蓄えられるエネルギーは E=CV²/2 です。静電容量150 μFを150×10⁻⁶ Fへ換算し、Vについて解きます。

解説

内部損失がない条件なので、設定エネルギー300 Jをそのままコンデンサ蓄積エネルギーEとします。

E=CV²/2

V=√(2E/C)

=√{(2×300 J)/(150×10⁻⁶ F)}

=√(4.0×10⁶ V²)=2.0×10³ V=2000 V

従って選択肢4です。各誤答がどの計算間違いから作られたかを根拠なく推測せず、同じ式へ代入した結果または計算で得られる2000 Vとの比較で判定します。

選択肢の確認

選択肢1：141

正答ではありません。 141 VをE=CV²/2へ代入すると約1.49 Jで、設定エネルギー300 Jに達しません。正しく計算して得られる2000 Vと一致しません。

選択肢2：200

正答ではありません。 200 Vは正答電圧の1/10なので、蓄積エネルギーは1/100の3 Jです。300 Jを蓄える電圧ではありません。

選択肢3：1,414

正答ではありません。 1414 Vで蓄積されるエネルギーは約150 Jです。問題のC=150 μF、E=300 Jから求める2000 Vより低い値です。

選択肢4：2,000

正答です。 V=√{2×300/(150×10⁻⁶)}=√(4.0×10⁶)=2000 Vとなり、設定エネルギー300 Jを満たします。

選択肢5：14,142

正答ではありません。 14142 Vを同じ式へ代入すると蓄積エネルギーは約15000 Jとなり、設定300 Jを大きく上回ります。

覚えるポイント

• コンデンサエネルギーはE=CV²/2、従ってV=√(2E/C)。
• 150 μF=150×10⁻⁶ Fへ換算する。
• 本問はV=√(4.0×10⁶)=2000 V。電圧1/10ならエネルギー1/100になる。