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電気電子工学院試問題集

目次：

第１章　電磁気学、電磁波論
　マクスウエルの方程式、静電場、鏡像法、
　アンペアの定理、ビオサバールの定理、
　エネルギー、電磁力、キャパシタンス、
　インダクタンス、境界条件、電磁波、
　立体回路（導波管）

第２章　電気回路、電子回路
　交流の実効値、平均値、波形率、電力、
　キルヒホフの定理、等価電源の定理、
　重ね合せの定理、 変換、四端子回路、
　不平衡三相回路、対称座標法、集中定数回路、
　過渡現象、トランジスタ等価回路、
　電界効果トランジスタ等価回路、
　オペアンプ回路、発振回路、変調回路、
　整流回路・パワー電子回路、ディジタル回路

第３章　分布定数回路、線路
　電信方程式の解、有限長線路、
　無損失線路、反射係数、定在波比、
　進行波、分布定数回路過渡現象

第４章　光学、相対論
　光の基本的性質、スネルの法則、干渉、
　等傾角干渉、光ファイバ、相対論

第５章　音響学、振動波動論
　音波の波動方程式、反射、屈折、
　理想気体中の音速、管内の基準振動、
　管内の強制振動、弦の振動、膜の振動

第６章　通信理論、信号解析、通信システム、交換・ネットワーク
　通信理論、フーリエ級数、
　フーリエ変換と信号解析、通信システム、
　交換・ネットワーク

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第１部　量子力学
公式
　量子力学の基礎：
　　「基本事項」「シュレディンガー方程式」
　　「確率密度」「粒子性と流動性の関係」
　　「不確性関係」「シュレディンガー表示」
　　「ハイゼンベルグ表示」
　ポテンシャル問題：
　　「1次元調和振動子」
　　「クーロン・ポテンシャル」
　角運動量：
　　「一般の角運動量」「軌道角運動量」
　　「スピン角運動量」
　摂動論（定常状態）：
　　「時間を含まず、縮退がない場合」
　変分法
　散乱：「断面積」「弾性散乱」

例題
　確率密度の流れ、
　無限の深さの井戸型ポテンシャル、
　変分法、摂動論

問題研究
　不確定性関係、円周上を運動する自由粒子、
　シュレディンガー方程式の性質、
　有限の深さの井戸型ポテンシャル、パウリ行列、
　シュレディンガー方程式とデルタ関数、
　コヒーレント状態、デルタ関数、分子の回転、
　レーザー、2次元調和振動子、
　1次元調和振動子、軌道角運動量、
　水素原子と変分法、
　水素原子における2次のシュタルク効果、
　ポテンシャル場に閉じ込められた粒子と変分法、
　箱形ポテンシャル場に閉じ込められた粒子と変分法、
　粒子の量子論的な散乱、
　中性子の原子核による散乱

第２部　統計力学
公式
　分子運動量：「マクスウェルの速度分布」
　統計力学の一般論：
　　「ミクロカロニカル集団」
　　「状態密度と状態数」
　　「孤立系のエントロピー」
　　「カノニカル集団」
　　「カノニカル集団における熱力学関数」
　　「グランドカノニカル集団」
　基礎的な例題：
　　「調和振動子」「理想フェルシ気体」
　　「理想ボーズ気体」「古典的極限」

例題
　単量体が連結された鎖状分子、
　理想気体のエネルギー、プランクの公式

問題研究
　N個の同一粒子からなる孤立系、
　理想気体集団の速度分布に関する統計則、
　統計物理、
　N個のほとんど独立な振動子からなる系、
　結晶の原子、
　調和振動子型のポテンシャルに閉じ込められた人工原子、
　箱の中に存在する電磁波が熱浴と熱平衡になっている場合、
　単量体が連結された鎖状分子、
　金属中の伝導電子系を自由電子気体と見なすモデル、
　鎖状分子、フェルミ気体とボーズ気体、
　分子N個からなる系、
　周波数fで振動する一次元調和振動子

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第１部　固体物性
公式
　結晶構造
　回折：
　　「ラウエの回折方程式」「ブラッグの法則」
　格子振動：
　　「ブリュアン帯」「ブロッホ関数」
　　「2種類の原子の1次元鎖」
　　「アインシュタイン模型」「デバイ模型」
　磁性：
　　「磁性の起源」
　　「常磁性の古典編（ランジュバンの公式）」
　　「常磁性の量子編（ファン＝ブレック理論）」
　　「強磁性」
　誘電体：
　　「双極子分子」「光学分性質」
　　「誘電体における分散」
　超伝導：「マイスナー効果」

例題
　エネルギーバンド、強誘電体、
　マイスナー効果、2次元正方格子のバンド構造

問題研究
　スピン系、超伝導、
　格子比熱と内部エネルギー、物質の磁性、
　超伝導電子対のトンネル効果、
　磁気モーメント、超伝導電子、
　誘電体中の原子、誘電分極、
　1次元結晶のエネルギーバンド、基準振動、
　カノニカル分布による粒子の系、
　ラウエ法とデバイ・シュラー法

第２部　半導体物性
公式
　真性半導体、p型／n型半導体、ホール素子

例題
　自由電子での電気誘導、
　半導体のキャリアの過渡状態、
　不純濃度の異なるN型半導体

問題研究
　半導体の接合、n型半導体への光照射、
　半導体の光吸収、伝導電子の運動、
　半導体のpn接合、
　熱平衡キャリアにおける密度とpn接合、
　ドナー、ホール係数の温度依存性、
　電気伝導の測定、
　逆方向バイアス電圧を印可したpn接合、
　半導体への不純物の添加、
　静電解と静磁界での電子の運動、
　半導体中の電子の1次運動、
　半導体電子工学

第３部　電子粒子プラズマ物性
公式
　荷電粒子の運動：
　　「ローレンツ力」
　　「一様定磁場中での運動」
　　「一様定磁場での運動」
　熱電子放出
　プラズマ：「プラズマ振動」「デバイ遮へい」

例題
　陽子と電子からなるプラズマ、
　正イオンと電子からなるプラズマ、
　ベータトロン

問題研究
　マグネティック・スペクトロメータ、
　正方向に一様な外部磁界が存在する領域での運動、
　一様な電離層および導体内における電磁波の伝播、
　静電レンズ、
　電離層での電波の反射を用いた遠距離通信、
　荷電粒子の運動、
　荷電粒子を閉じ込めるための静磁場の利用、
　一様な電場と磁場が存在する空間での荷電粒子の運動、
　反射型クライストンの原理、
　Poisson-Boltszmannの方程式、
　電磁場中での粒子の加速

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第１部　計測
公式
　統計誤差
　最小2乗法
　電気測定：
　　「ホイートストン・ブリッジ」
　　「リサ―ジュ図形」
　　「スペクトラム・アナライザ」
　磁気測定：
　　「さぐりコイル（磁気プローブ）」
　　「ホール素子」
　光系測定：
　　「回折格子分光器による測長測定」
　　「マイケルソン干渉計による変位測定」
　温度測定・熱電対
　真空測定：
　　「ピラニ・ゲージによる真空度の測定」
　個体の測定：
　　「X線回折（デバイ・シェラ―法）」
　粒子・放射線計測：
　　「質量分析器」
　　「多重波高分析器（マルチチャネル・アナライザ、MCA）」

例題
　Δ-Y変換法、荷電粒子の運動方程式、ホログラフィの実験

問題研究
　「リサージュ図形」の観測、
　物理実験における「測定値」と「誤差」の取り扱い、
　気体分子の電離、誘導電荷の時間変化、
　「レーザー干渉計」を使った「重力加速度」の測定、
　レーザー光の散乱を利用したプラズマの電子温度の計測、
　双曲柱電極間に生じる電界、
　放射性同位元素の「半減期」の計測、
　低温での比熱測定、
　ホール効果を利用した電磁石の磁場の測定、
　半導体レーザー中の「キャリア密度」と「光子密度」

第２部　電気機器・パワーエレクトロニクエス
公式
　直流発電機：
　　「直流発電機の原理」
　　「直流発電機の種類と端子電圧」
　　「直流発電機の特性」
　直流電動機：
　　「逆起電力」「回転速度・トルク・出力」
　　「速度・トルク特性・速度変動率」
　　「直流機の効率」
　変圧器：
　　「変圧器の理論」「変圧器の等価回路」
　　「変圧器の特性」
　三相誘導電動機：
　　「同期速度とすべり」
　　「トルク・同期ワット」
　　「誘導電動機の特性」
　同期機：
　　「同期発電機の原理と構造」
　　「同期発電機の特性」「同期発電機」
　パワーエレクトロニクス：「整流回路」

例題
　電力用変圧器の「鉄損」、
　「三相誘導機」と「トルク曲線」、自己励磁現象、
　サイリスタを用いた「フルブリッジ回路」における「連続導電」の「周期定常状態」、
　「ダイオード」を用いた「三相整流装置」、
　三相かご形誘導電動機（1）、
　「変圧器」の等価回路、
　「電機子制御型」の「直流他励電動機」、
　ダイオード　単相交流　全波整流器、
　三相かご形誘導電動機（2）、
　ファラデーの電磁誘導の法則

問題研究
　三相誘導電動機、
　「PM(永久磁石)直流モータ」の等価回路、
　三相 巻線形 誘導電動機、
　磁束密度の一様な磁界中における「方形コイル」にはたらくトルク、
　「理想変圧器」における「2次電流」、
　「理想変圧器」を用いた「交流回路」、
　「他励 直流電動機」の回転数と「電機子抵抗」、
　フレミングの「右手の法則」と「左手の法則」、
　三相同期発電機、
　「三相 巻線形 誘導電動機」の等価回路、
　「非突極形 三相同期発電機」の等価回路、
　「三相誘導電動機」のトルク、
　同期発電機、変圧器

第３部　電力工学
公式
　ベルヌーイの定理
　水力発電所の出力：
　　「理論出力」「発電所出力」
　貯水池・調整池：「貯水池」「調整池」
　揚水式発電：
　　「揚水ポンプの発動機入力」
　　「揚水継続時間」「揚水に要する電力量」
　効率と熱勘定：
　　「タービン効率」「発電所熱効率」
　　「発電端熱効率」「熱消費率」「燃料消費率」
　原子核エネルギー：
　　「核子の質量」「質量とエネルギー」
　　「結合エネルギー」
　送電電圧と周波数：「抵抗損と送電電圧」
　機械的特性：
　　「電線に加わる荷重」
　　「電線のたるみ」「電線の実長」
　電気的特性：
　　「線路定数」
　　「短距離送電線の送受電端電圧」
　変電所関係　電気計算：
　　「調相設備による力率改善」
　　「％インピーダンス」「消弧リアクトル」

例題
　水の位置エネルギーから運動エネルギーへの変換、
　原子力発電、
　「汽力発電」「ガスタービン発電」「コンバインド発電」、
　発電機群の同期運転、
　「核分裂反応」と「核融合反応」の「反応式」、
　接合、熱機関に関わる気体の状態変化、
　気体放電、水平軸プロペラ風車の効率、
　電力系統、微小振動

問題研究
　「直列リアクタンス」のみの「送電線」で負荷に接続された「母線電圧」、
　電力用コンデンサの容量について、
　1機1負荷の「電力系統モデル」、
　「電力系統」などに関する諸問題、
　単相二線式交流配電経路、交流電力、
　対称 三相送電経路に接続された平衡三相経路、
　送配電、「電力系統」とその「構成機器」、
　電力系統の1相ぶんあたりの「有効電力」、
　「三相3線式」と「単相2回線方式」の「電線総断面積」、
　「並列接続」された「タービン発電機」の「発電機出力」

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目次：
第1編　電気磁気学
　クーロンの法則（静電場）、
　ガウスの発散定理（電場電束密度）、
　電束密度誘電分極の関係、アンペアの定理、
　ビオ・サバールの定理、
　ファラデーの電磁誘導法則、
　クーロンの法則（静磁場）、
　ガウスの発散定理（磁場）、
　ガウスの発散定理（磁束密度）、
　磁束密度磁化の関係、
　電磁エネルギーとローレンツ力、
　マクスウェルの方程式、
　電気力学、相対論的電磁気学

第2編　熱学・統計力学量子力学
　理想気体、熱力学第法則、
　熱力学第法則、熱力学的諸量、相と相平衡、
　気体運動論とエネルギー等配分則、
　ミクロカノニカル分布、カノニカル分布、
　フェルミ分布ボース分布ボルツマン分布、
　量子力学

第3編　電気・電子材料物性工学
　物質の構造解析、ブラッグの回折条件、
　ブロッホの定理ブロッホ関数、
　デバイモデル、アインシュタインモデル、
　自由電子モデル、金属と半導体、
　誘電体と光学的性質、超伝導、磁性体

第4編　電気回路学
　交流回路、キルヒホフの法則、
　インピーダンスとアドミタンス、
　等価電源の定理、　交流の電力、
　インピーダンス整合、共振回路、
　ホイートストン・ブリッジ、Y-△△-Y 変換、
　端子回路、相交流、分布定数回路、
　ひずみ波交流、過渡現象

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目次：
第5編　電気機器学・パワーエレクトロニクス
　直流発電機、直流電動機、変圧器、
　3相誘導電動機、同期機、
　パワーエレクトロニクス

第6編　電力工学・発送配電
　ベルヌーイの定理、水力発電所の出力、
　貯水池・調整池、揚水式発電、効率と熱勘定、
　原子核エネルギー、送電電圧と周波数、
　機械的特性、電気的特性、変電所関係電気計算

第7編　電子回路学
　真空管の等価回路、FET の等価回路、
　トランジスタの T 型の等価回路、
　トランジスタの T 型近似等価回路、
　トランジスタの h パラメータ等価回路、
　基本増幅回路、帰還増幅回路、演算増幅回路、
　発振回路、電源（整流）回路（濾波器なし）、
　変復調回路、パルス回路、波形変換回路、
　のこぎり波発生回路、矩形波発生回路、
　パルス変復調回路、ディジタル回路

第8編　半導体電子工学
　固体中の電気伝導、半導体、
　フェルミ分布と状態密度、半導体ダイオード、
　バイポーラトランジスタ、
　トランジスタの等価回路、
　電界効果トランジスタ（FET）、
　サイリスタ、超高調波半導体、
　半導体磁電現象、半導体熱電現象、
　半導体光電現象

第9編　真空・気体・プラズマ電子工学
　真空電子工学、電子管、電子線管光電変換管、
　超高周波電子管、進行波管（TWT）、
　電子顕微鏡分析装置、粒子加速装置、
　真空装置、気体・プラズマ電子工学

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目次：
第10編　電波工学音響工学
　電波工学、音響工学

第11編　光工学フォトニクス
　幾何光学、波動光学

第12編　通信方式通信工学
　通信方式、波形・信号伝送、線路伝送、
　通信交換工学データ通信通信理論

第13編　計測工学
　計測工学の基礎、計器、電流測定、
　電圧測定、抵抗インピーダンス測定、
　3電力測定、周波数波形測定、磁気測定、
　音波計測、光・レーザ計測、
　温度計測、力圧力測定、流速測定、
　電子計測物性計測、放射線・粒子計測

第14編　原子核・放射線工学
　核構造、放射性崩壊（壊変）、
　放射線と物質の相互作用、核反応、
　加速器放射線計測、放射化学と放射線化学、
　放射線生物学、放射線管理学、原子炉工学

科目別問題集

第1章　静電場
　クローンの法則，ガウスの法則、電位、導体、電場のエネルギー、静電場の基礎法則の微分型
第2章　定常電流
　オームの法則、導体中の電流の分布
第3章　静磁場
　ビオ－サバールの法則，アンペールの法則、磁場が電流に及ぼす力、磁場の法則の微分型
第4章　時間変化する電磁場
　電磁誘導、磁場のエネルギー、変位電流，マクスウェルの方程式、時間変化する電流の回路、電磁波
第5章　物質中の電磁場
　誘電体、磁性体

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1　量子力学の基礎
　量子力学の建設、量子力学の考え方と波動関数の解釈、量子力学の基礎づけ
2　シュレディンガー方程式の解
　自由な粒子に対する解と波束、1次元箱型ポテンシャル、調和振動子、3次元球対称ポテンシャル
3　近似解法（摂動論と変分法）
　定常状態に対する摂動論I（縮退のない場合）、定常状態に対する摂動論II（縮退のある場合）、時間に依存した摂動、変分法
4　各運動量とスピン
　軌道角運動量、スピン、角運動量の合成、ゼーマン効果とスピン・軌道相互作用
5　原子
　原子構造、同種粒子、電子配置と周期律、多重項構造
6　散乱問題
　粒子の散乱、位相のずれの方法、ボルン近似、トンネル現象
7　輻射の理論
　輻射場の量子化、輻射場の荷電粒子の相互作用

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1　熱力学第1法則と熱力学第2法則
　温度と状態方程式、熱力学第1法則、熱力学第2法則
2　熱力学の諸関数
　自由エネルギーと平衡条件、化学ポテンシャル、熱力学第3法則
3　熱力学の応用
　相平衡、種々の体系の熱力学
4　統計力学の原理
　数学的準備、統計集団による理論の構成、相互作用のない体系の統計力学
5　単原子理想気体
　統計力学における理想気体、縮退が弱い場合の単原子理想気体、Bose-Einstein凝縮、強く縮退した理想Fermi気体
6　相互作用のない体系の統計力学の応用
　光子気体、格子振動による比熱、固体物性への応用
7　古典統計力学
　古典統計力学における諸公式、種々の理想気体(古典統計力学)
8　相互作用のある体系の統計力学
　不完全気体、液体の統計力学、種々の体系

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