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電験3種　各科目の解説

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理論科目の解説集

電験3種は理論・電力・機械・法規の4科目の試験です。このページでは理論科目をマスターするための解説記事をまとめています。

目次

第0章　電気数学と基礎知識

  1. SI単位と接頭語
  2. 電気でよく出てくる単位の意味
  3. スカラーとベクトルとフェーザ
  4. 複素数とは？
  5. 複素数の計算方法の基礎
  6. 有効数字とは？
  7. 三平方の定理と三角関数
  8. 弧度法（ラジアン）はなぜ必要か？角度と時間の変換

第1章　直流回路

  1. 電流・電圧・抵抗の正体（水流モデルの限界と正しいイメージ）
  2. オームの法則と抵抗の直列・並列接続（合成抵抗の求め方）
  3. 【重要】分圧と分流の法則（比で解くと計算が速くなる）
  4. コンダクタンスとは？（抵抗の逆数が役立つシーン）
  5. キルヒホッフの法則（第1・第2法則の使い方と連立方程式）
  6. ブリッジ回路の平衡条件と「たすき掛け」の計算
  7. 重ね合わせの理（電源が複数あるときの解き方）
  8. 【最重要】テブナンの定理（鳳・テブナンの定理）の本質的理解
  9. ミルマンの定理（使いどころを見極める）
  10. 電力と電力量、ジュール熱（電気代と熱の関係）
  11. 最大電力供給の定理（なぜ内部抵抗と同じ値にするのか？

第2章　単相回路の基礎とフェーザ

  1. 直流と交流の違いから理解する「交流とは何か」
  2. 交流の発生と正弦波（瞬時値・最大値・実効値・平均値）
  3. 正弦波交流の波形と位相：進み・遅れのイメージをつかむ
  4. 抵抗・コイル・コンデンサの交流特性（インピーダンスとリアクタンスとは？）
  5. RL直列・RC直列回路のインピーダンスとベクトル図
  6. RLC直列回路と直列共振（インピーダンスが最小になる瞬間）
  7. RL並列・RC並列回路のアドミタンス
  8. RLC並列回路と並列共振（インピーダンスが最大になる瞬間）
  9. 交流電力（有効電力・無効電力・皮相電力）と力率
  10. 複素数を使った交流回路計算（記号法）
  11. 交流ブリッジ回路（インダクタンスや静電容量の測定）
  12. 相互誘導回路の解き方（ドットマークの約束事）

第3章　三相交流回路

  1. 三相交流とは？三相交流のメリット
  2. Y結線（スター結線）の電圧・電流・電力
  3. Δ結線（デルタ結線）の電圧・電流・電力
  4. Y-Δ変換とΔ-Y変換（等価インピーダンスの計算）
  5. 【重要】三相交流の電力計算（1相分で計算して3倍する）
  6. V結線の出力と利用率（変圧器2台で三相を送る）
  7. 二電力計法（2つの電力計で三相電力を測る原理）

第4章　静電界とコンデンサ

  1. 電気力線とは？
  2. クーロンの法則と点電荷にはたらく力
  3. 電界と電位の違い（山と谷の地図で理解する）
  4. 電気力線とガウスの定理（球対称・軸対称・平面対称）
  5. コンデンサの原理と静電容量（電荷を蓄えるバケツ）
  6. コンデンサの直列・並列接続と電荷の配分
  7. コンデンサに蓄えられる静電エネルギー
  8. 【頻出】平行平板コンデンサの極板間引力
  9. 誘電体と比誘電率、電束密度（DとEの関係）
  10. 複合誘電体コンデンサ（直列・並列の見なし方）
  11. 導体球の電位と静電容量

第5章　磁界・磁気回路・電磁誘導

  1. 磁気に関するクーロンの法則と磁界の強さ
  2. 電流がつくる磁界（右ねじの法則・アンペールの法則）
  3. ビオ・サバールの法則（円形コイル・直線導体・ソレノイド）
  4. 磁界中の電流が受ける力（フレミングの左手の法則と電磁力）
  5. 平行導体間にはたらく力（引力か斥力か？）
  6. 電磁誘導とレンツの法則・ファラデーの法則（起電力の向きと大きさ）
  7. 【頻出】ローレンツ力と電子の運動（サイクロトロン運動）
  8. 自己インダクタンスと相互インダクタンス
  9. 磁気エネルギー（コイルに蓄えられるエネルギー）
  10. 強磁性体とヒステリシスループ（B-H曲線）
  11. 磁気回路のオームの法則（磁気抵抗と磁束）

第6章　過渡現象（RC・RL・RLC 回路）

  1. 過渡現象とは？（定常状態との違いをイメージで理解する）
  2. ★時定数（τ）の正体と計算方法（グラフの形が変わる理由）
  3. R-L直列回路の過渡現象（スイッチON/OFF直後の電流変化）
  4. R-C直列回路の過渡現象（スイッチON/OFF直後の電圧変化）
  5. ★【裏ワザ】初期値・最終値・時定数だけで解く「3ステップ解法」
  6. 「スイッチを入れた瞬間、コイルは開放・コンデンサは短絡」のルール
  7. 「時間が経ったら、コイルは短絡・コンデンサは開放」のルール
  8. 過渡現象のグラフ問題攻略（曲線のカーブを見極める）

第7章　半導体デバイス基礎（ダイオード・トランジスタ・FET）

  1. 半導体とは何か？P型半導体とN型半導体の違い
  2. ダイオードの仕組みとPN接合のイメージ
  3. 特殊なダイオード（ツェナー、発光、可変容量など）
  4. トランジスタの動作原理（ベース・コレクタ・エミッタの役割）
  5. FET（電界効果トランジスタ）の構造と動作原理
  6. ★その他の物理効果（ホール効果、ゼーベック効果、ペルチエ効果など）
  7. 電子放出（熱電子放出、電界放出など）

第8章　電気計測・その他

  1. 指示計器の動作原理（可動コイル、可動鉄片、整流形の違いと実効値・平均値）
  2. ★分流器と倍率器（測定範囲を広げる抵抗の計算）
  3. 抵抗の測定（ホイートストンブリッジ・電圧降下法）
  4. 電力と電力量の測定（単相・三相の測定）
  5. オシロスコープとリサジュー図形（波形の観測）
  6. ★誤差率と補正率（真値と測定値の関係）

第9章　アナログ回路（電子回路・オペアンプ）

  1. ★【超重要】演算増幅器（オペアンプ）の「2つの絶対ルール（イマジナリーショート）」
    • 反転増幅回路の計算
    • 非反転増幅回路の計算
    • ボルテージフォロワ
  2. オペアンプの応用回路（加算・減算・微分・積分回路の形を覚える）
  3. トランジスタ増幅回路のバイアス（固定・自己・電流帰還バイアス）
  4. ★hパラメータと小信号等価回路（回路図を書き換えて解く手順）
  5. ★FETの増幅回路と等価回路計算
  6. デシベル（dB）計算の基礎と増幅度の計算
  7. 発振回路の原理とバルクハウゼンの発振条件
  8. 変調と復調（AM/FM/PMの波形とスペクトル）
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