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2G 登録試験 2014年10月 問題08

図に示すトランジスタの電流増幅回路において、電流増幅率が25のとき、定格電圧12Vのランプを定格点灯させるために必要なベース電流の最小値として、適切なものは次のうちどれか。ただし、バッテリ及び配線等の抵抗はないものとする。

トランジスタ電流増幅回路

2mA
12.5mA
20mA
50mA







解説

選択肢(3)が適切です。

エンジン編・電気装置からの出題です。

分かっている情報は、コレクタ側のランプの電力と、電流増幅率が25、最後に電源で電圧が12Vということです。

トランジスタTrがON状態のとき、電源電圧12Vが、ランプ両端電圧にかかるといってよいでしょう。

厳密には、エミッタ・コレクタ間電圧Vecは、わずかな電位差が現れますが、ここでは無視することになっております。

さて、ランプ両端の電圧が12V、ランプ電力が6Wですから、電力の計算式

P =  V × I

を変形すると、

I =  P/V

となりますから、

6/12 = 0.5 

   = 500mA

となります。

ランプはコレクタ端子に直列接続されています。

すなわち、ランプ電流がコレクタ電流 Icということになります。

電流増幅率が25であるから、ベース電流 Ibを25倍したものがコレクタ電流 Icになっているわけです。

逆に言えば、コレクタ電流 Icを 1/電流増幅率 倍してあげれば、ベース電流 Ibを知ることができるわけです。

実際に計算してみますと、

500mA/25 = 20mA(ミリアンペア)

となります。
トランジスタ電流増幅回路

したがって、選択肢(3)が適切ということになります。


余談です。

なんでこんなことをするのでしょうか。

小電流 Ibで大電流Icをコントロールできるからです。

制御自体は、省エネがいいに決まっています。

しかし、実際には光るだけの大きな電流、モータが回るだけの大きな電流が必要です。

逆に、十分に光るだけの大きな電流でON・OFFのコントロールを行うことは、危ないし、エネルギーの無駄です。

コントロール信号と実際に動かす対象にかけるエネルギーを分離することが重要なわけです。

制御については小信号(小電流)、アクチュエータに関しては中・大電流と電流の大きさによって使い分けをしているわけです。

それで、トランジスタは重要だというわけです。

2011年10月 登録試験 問題12

トランジスタ・スイッチ回路2

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