26年 第1回 「電気通信システム」



26_1_system_01.png

問1
答え:③ ファラデー効果
解説
・光アイソレータ
一方向の光のみを通し、逆方向からの光を遮断する素子。ファラデー回転子と偏光子によって構成される。
光に磁界を与えると光の偏光状態が回転する性質(ファラデー効果)を利用している。ファラデー回転子(ファラデー効果の大きい金属)で偏光面を回線させ、その両側に置かれた偏光子の方向により透過・遮断を調整している。
isolator.png

補足

ファラデー効果:電磁波をその電磁波と並行に発生させた磁場を通過させると、偏波面が回転する現象(下図)
faraday_effect.png

・光に関する現象
フレネル反射:屈折率の違う媒体に光が入射する際、その入射した光の一部が反射する現象
誘導ラマン散乱:光ファイバに光を入射した際、その光の分子振動や格子振動のために、元の光よりも少し波長が長い光が発生する現象。

・熱に関する現象
ゼーベック効果:問題文参照。比較的広範囲の温度を測ることができる、熱電対などに利用される
ペルチェ効果:異なる2つの金属を接合して、電流を流すと、接合点において、ジュール熱以外の熱が放出または吸収される現象



26_1_system_02.png

問2
答え:③ 120

解説
まず、皮相電力Psと有効電力Pを計算する。
皮相電力Ps
\( P_s=100\times 2 = 200[VA] \)
有効電力P
有効電力は、(皮相電力Ps) × (力率)なので、以下の様に計算できる。
\( P_s=200\times 0.82 = 160[W] \)

皮相電力、有効電力、無効電力の関係式より、算出した皮相電力と有効電力から無効電力が求められる。
\( P_s=\sqrt{P^2+P_q^2} \)

\( P_{ s }^{ 2 }=P^{ 2 }+P_{ q }^{ 2 }~ ~ \\ P_{ q }=\sqrt { (200)^{ 2 }-(160)^{ 2 } } \\ p_{ q }=\sqrt{14400}\\p_q=120 [Var] \)

補足
・皮相電力/有効電力/無効電力の関係
hiso_yuko_muko_den.png

<交流電力に関する用語>
皮相電力:実際に回路に流れる電力
有効電力:回路に流れる電力のうち、負荷で使用される電力
無効電力:回路に流れる電力のうち、負荷で使用されずに戻ってきてしまう電力

<交流電力の算出式>
(E:電圧の実効値、I:電流の実効値)

皮相電力Ps
\( P_s=EI[VA] \)

有効電力P
\( P=EI\cos{\theta}=P_s\cos{\theta}[W] \)

無効電力Pq
\( P_q=EI\sin{\theta}=P_s\sin{\theta}[var] \)

力率
\( \frac{P}{P_{s}}=\frac{EI\cos{\theta}}{EI}=\cos{\theta} \)

無効率
\( \frac{P_q}{P_{s}}=\frac{EI\sin{\theta}}{EI}=\sin{\theta} \)

皮相電力Ps、有効電力P、無効電力Pqの関係
\( P_s=\sqrt{P^2+P_q^2}[VA] \)



26_1_system_03.png


問3
答え:⑤
解説
③バラクタダイオードは、接合インダクタンス(正:空乏層の広さ)がバイアス電圧により大きく変化することを利用して、電子同調、周波数逓倍などに用いられる。






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