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  • 2019.10.20 Sunday
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比速度とは

 

みなさん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。

 

高さH(m)の管があります。

管の中を水が流れています。

 

水は管によって水車に導かれます。

水車には水の運動エネルギー、または水の圧力が加わります。

 

水の運動エネルギー、または圧力によって水車が回転します。

水の圧力エネルギーが水車の回転エネルギーに変わります。

水車に接続された発電機が回転して電力が発生します。

 

電力P(kW)、落差H(m)、水車の回転速度(N)には関係があります。

水車の種類や形状によって違います。

これを比速度(Ns)で表します。

Ns=NP1/2乗)/H5/4乗)

Nsの単位は(mkW)です。Pの単位は(kW)です。Hの単位は(m)です。Nの単位は(minのマイナス1乗)です。

 

電卓で計算するとき、1/2乗は√を使います。

5/4乗の計算は、まず√を2回使って1/4乗を計算します。計算結果を5回掛け算して5乗の計算をします。

 

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1月はトランジスタ回路について解説します。

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フランシス水車

 

みなさん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。

 

高さh(m)の管があります。

管の中を水が流れています。

 

水は管によって水車に導かれます。

水車には水の圧力がかかります。

 

水の圧力によって水車が回転します。

フランシス水車では水の圧力エネルギーが水車の回転エネルギーに変わります。

フランシス水車は反動水車です。数十m〜数百mの落差で使用されます。

 

水の位置エネルギーが水車の回転エネルギーに変わります。

水車に接続された発電機が回転して電力が発生します。

 

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A級増幅回路の解説を配信します

みなさん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。

 

今年の電験3種理論の問題を分析しています。

今年はトランジスタ回路のA級増幅回路、マルチバイブレーター回路が出題されました。

このうち、トランジスタのエミッタ接地A級増幅回路の解説を作成しました。

 

1月1日日曜日配信の「電験3種過去問の傾向と対策」で配信します。

なお、1月に有料メルマガ「電験3種に合格しよう」ではトランジスタ回路の解説を連載します。購読料は840円/月です。登録当月は無料です。

今年、トランジスタ回路が解けなかった受験生の方は必見です。

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「電験3種に合格しよう」201211日配信はお休みします。

 


ペルトン水車

みなさん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。

 

高さh(m)のところに水の塊があります。

水の塊が地上に向かって落ちていきます。


水の位置エネルギーが水の運動エネルギーに変わります。

ノズルから飛び出した水が水車のバケットにぶつかります。

水車が回転をします。


水の運動エネルギーが水車の回転エネルギーに変わります。

これがペルトン水車の仕組みです。


ペルトン水車は衝動水車です。

5001500mの高落差で使われます。


水の位置エネルギーが水車の回転エネルギーに変わります。

水車に接続された発電機が回転して電力が生まれます。


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損失水頭

みなさん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。

 

縦に長い管があります。

管の中を水が流れています。

 

水には位置エネルギー、運動エネルギー、圧力エネルギーがあります。

ベルヌーイの定理ではすべてのエネルギーを高さで表します。

ベルヌーイの定理では位置水頭、速度水頭、圧力水頭の合計が一定です。

 

水が長い管を流れるときには摩擦などの抵抗があります。

水が長い管を流れるときには摩擦などによってエネルギーが失われます。

この失われるエネルギーを高さで表します。

損失エネルギーを損失水頭と言います。

 

電験3種の問題文では「損失落差」で表現されることが多い。

総落差=有効落差+損失落差です。

 

「損失落差は総落差の5%とする」のように表現されます。

 

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ベルヌーイの定理

 

みなさん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。

 

縦に長い管を考えます。

管の中を水が流れています。

 

ある高さにある水の塊はエネルギーを持っています。

位置エネルギー、運動エネルギー、圧力エネルギーです。

 

この3種類のエネルギーの合計は一定です。

mɡh+(1/2)×m×vの二乗+mp/ρ=一定

mは質量です。単位はkgです。

ɡは重力加速度です。単位はm/(sの二乗)です。

hは高さです。単位は(m)です。

vは速度です。単位は(m/s)です。

pは圧力です。単位は(Pa)です。

ρは密度です。単位は(kg/立法メートル)です。

 

これを高さで表現するように統一します。左辺をで割ります。

h(vの二乗)/(2×ɡ)+/ρɡ=一定

hは位置水頭です。

(vの二乗)/(2×ɡ)は速度水頭です。

/ρɡは圧力水頭です。

単位は(m)です。

位置エネルギー、運動エネルギー、圧力エネルギーの合計が一定であることを、高さを単位にして表しています。

これがベルヌーイの定理です。

 

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水の持つエネルギー

みなさん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。

 

縦に長い管を考えます。

管の中を水が流れています。

 

ある高さにある水の塊はエネルギーを持っています。

位置エネルギー、運動エネルギー、圧力エネルギーです。

 

この3種類のエネルギーの合計は一定です。

mɡh+(1/2)×m×vの二乗+mp/ρ=一定

 

mは質量です。単位はkgです。

ɡは重力加速度です。単位はm/(sの二乗)です。

hは高さです。単位は(m)です。

vは速度です。単位は(m/s)です。

pは圧力です。単位は(Pa)です。

ρは密度です。単位は(kg/立法メートル)です。

 

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圧力エネルギー

 

みなさん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。

 

高さhにある質量m(kg)の物体にはmɡhJ)の位置エネルギーがあります。

速度vで運動をしている質量m(kg)の物体には運動エネルギーがあります。

 

いま、縦に長い管があります。

この管の中を水が流れています。

ある高さにある水の塊には位置エネルギーがあります。

ある高さにある水の塊は、流れているので運動エネルギーがあります。

 

そしてある高さにある水の塊には圧力があるので圧力エネルギーがあります。

圧力エネルギーは次の式で与えられます。

mp/ρ

mは質量です。単位はkgです。

pは圧力です。単位はPa(パスカル)です。

ρは密度です。単位はkg/立米(立方メートル)です。

水のρは1000(kg/立米)です。

ρ(ロー)は密度を表すギリシャ文字です。

 

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力学的エネルギー保存の法則

みなさん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。

 

質量m(kg)の物体を、FN=m×ɡの重力に逆らってh(m)の高さに持ち上げるとW=h×ɡ×mの「仕事」をすることになります。

だから、h(m)の高さにあるm(kg)の物体にはmɡhJ)の仕事量が蓄積されています。

これが位置エネルギーです。

 

高さh(m)にあるm(kg)の物体を地上に向けて落とすと、重力加速度ɡによってスピード(速度)が生じます。

スピードが生じた物体がなにか他の物体にぶつかると衝撃が生じます。

だから、この動いている物体にもエネルギーがあります。

これを運動エネルギーと言います。

運動エネルギーは次の式で表されます。

運動エネルギーWJ=(1/2)×m×(vの二乗)

mは質量です。単位はkgです。

vは速度です。単位はm/sです。

 

落ちていく物体が地上に達する直前、スピードは最大になります。

落ちていく物体が地上に達するとき、物体の位置エネルギーはゼロになります。

 

物体の位置エネルギーは物体の運動エネルギーに変わります。

そして、物体の位置エネルギーと運動エネルギーの合計は一定です。

 

位置エネルギー+運動エネルギー=一定

mɡh(1/2)×m×(vの二乗)=一定

 

これを力学的エネルギー保存の法則と言います。

 

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運動エネルギーとは

みなさん こんにちは 電験3種傾向と対策研究会です。

 

質量m(kg)の物体を、FN=m×ɡの重力に逆らってh(m)の高さに持ち上げるとW=h×ɡ×mの「仕事」をすることになります。

だから、h(m)の高さにあるm(kg)の物体にはmɡhJ)の仕事量が蓄積されています。

これが位置エネルギーです。

 

高さh(m)にあるm(kg)の物体を地上に向けて落とすと、重力加速度ɡによってスピード(速度)が生じます。

スピードが生じた物体がなにか他の物体にぶつかると衝撃が生じます。

だから、この動いている物体にもエネルギーがあります。

これを運動エネルギーと言います。

運動エネルギーは次の式で表されます。

運動エネルギーWJ=(1/2)×m×(vの二乗)

mは質量です。単位はkgです。

vは速度です。単位はm/sです。

運動エネルギーの公式はとても重要です。

 


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