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最終確認:2026年10月24日
電験三種の理論で、電気計測の6つの論点をまとめた辞書です。指示計器から測定の誤差、電力、オシロスコープ、A-D変換の標本化(ひょうほんか)までを順に確かめます。
理論の論点:直流回路①|直流回路②|静電気|磁気|電磁誘導|交流の基本
指示電気計器 ── 何に比例するトルクかで、使える電流と指す値が決まる
| 計器(記号の形) | 使える電流 | 指す値 |
|---|---|---|
| 可動コイル形計器(かどうこいるがたけいき)(U字形の磁石) | 直流だけ | 平均値(へいきんち) |
| 可動鉄片形計器(かどうてっぺんがたけいき)(コイルと鉄片) | 交流(商用周波数) | 実効値(じっこうち) |
| 整流形計器(せいりゅうがたけいき)(ダイオード+U字形) | 交流だけ | 平均値に比例して振れ、正弦波の実効値で目盛る |
| 熱電形計器(熱電対+U字形) | 交流・直流 | 実効値(高い周波数まで) |
| 電流力計形計器(十字形) | 交流・直流 | 実効値(電力計にも使う) |
| 誘導形計器(円の中に丸と縦線) | 交流だけ | 電力量計に使う |
針を振らす力が電流の1乗に比例する計器は平均値を、2乗に比例する計器は実効値を指します。磁石を使う1乗の計器(可動コイル形)は、電流の向きが変わると力も逆になるので、直流専用です。整流形は、ダイオードで向きをそろえてから可動コイル形に流す、交流用の1乗の計器です。
| 問われる形 | ○× | ポイント |
|---|---|---|
| 永久磁石可動コイル形計器は、電流の実効値に比例する力で振れる | × | 力は電流の1乗に比例し、指すのは平均値 |
| 整流形計器は、交流にも直流にも使える | × | ダイオードで向きをそろえて測る、交流専用の計器 |
| 電流力計形計器は、交流にも直流にも使える | ○ | 2つのコイルの電流が同時に逆になり、力の向きは変わらない |
| 既知の量を測る量につり合わせて読む精密な方法は、差動法 | × | つり合わせて読むのは零位法(れいいほう)。針の振れで読むのは偏位法(へんいほう) |
- 記号は動きの原理の絵です。記号と名前を入れ替えた選択肢が多いので、使える電流の列だけで○にしません。
- 静電形計器は、2枚の電極の引き合う力で振れ、交流・直流の電圧を実効値で指します。
- 電圧計の内部抵抗は大きいほど、電流計の内部抵抗は小さいほど、測る回路を乱しません。電子電圧計は内部抵抗がきわめて大きい計器です。
- ホイートストンブリッジは零位法で抵抗を精密に測ります。接地抵抗計は接地極と大地の間を、絶縁抵抗計は配線や機器の絶縁を測ります。
- 工場・現場では、クランプメータで回路を切らずに電流を測ります。往きと帰りの2本をはさむと磁界が打ち消し合うので、電線1本だけをはさみます。
解き方:方形波を整流形電圧計で測る
- ① 最初の一手は、波形の平均値を出すことです。整流形は平均値に比例して振れるからです。
- ② 目盛は正弦波の実効値で付けてあるので、平均値に約1.11を掛けた値を指します。
例の条件を短くまとめます(平成27年度 問14)。高さ8 Vの電圧が、周期20 msのうち10 msだけ続く方形波を、全波整流形の整流形電圧計で測ります。
Vav:平均値〔V〕 H:方形波の高さ〔V〕 ton:高さが続く時間〔s〕 T:周期〔s〕
- 平均値は4 Vです。これに正弦波の実効値と平均値の比を掛けます。
V指示:整流形電圧計の指示値〔V〕 Vav:測る波形の平均値〔V〕 波形率:正弦波の波形率(実効値 ÷ 平均値)
- 指示は約4.44 Vです。平均値の4 Vや、この波形の本当の実効値(約5.66 V)とは違う値になります。
分流器と倍率器 ── 電流計には並列、電圧計には直列に抵抗を足す

| 比べる所 | 分流器(ぶんりゅうき) | 倍率器(ばいりつき) |
|---|---|---|
| つなぐ相手 | 電流計に並列 | 電圧計に直列 |
| 受け持つもの | 大きな電流の大半を逃がす | 電圧の大半を受け持つ |
| 範囲をm倍にする抵抗 | 内部抵抗の(m−1)分の1 | 内部抵抗の(m−1)倍 |
| 抵抗の大きさ | 内部抵抗より小さい | 内部抵抗より大きい |
電流計の範囲を広げるには並列に小さい抵抗を、電圧計の範囲を広げるには直列に大きい抵抗をつなぎます。計器そのものに流れる最大の電流は、どちらでも変わりません。
言葉の式 倍率器の抵抗 = (測る電圧 ÷ 電圧計にかかる電圧 − 1)× 電圧計の内部抵抗
Rm:倍率器の抵抗〔Ω〕 Vm:測りたい電圧(電圧計の測定範囲をこえた電圧)〔V〕 Vv:電圧計にかかる電圧(最大目盛)〔V〕 rv:電圧計の内部抵抗〔Ω〕
| 問われる形 | ○× | ポイント |
|---|---|---|
| 内部抵抗の違う電流計を並列にしたとき、測れる最大電流は最大目盛の和 | × | 先に最大目盛に達する電流計で決まる。内部抵抗の小さいほうに多く流れる |
| 内部抵抗の違う電圧計を直列にしたとき、測れる最大電圧は最大目盛の和 | × | 直列は電流が共通。流せる電流の小さいほうに合わせる |
| 1 Vの電圧計(内部抵抗1000 Ω)を15 Vにするには、14 kΩの倍率器を直列につなぐ | ○ | 足す抵抗は内部抵抗の14倍。15 kΩは全体の抵抗 |
| 電圧計の電流の逃げ道にする抵抗は、その電圧計と直列につなぐ | × | 電流を逃がすなら並列。直列では通り道が増えない |
- 電流計の電流のm倍を測るとき、電流計に流れる電流の(m−1)倍が分流器に流れます。電圧が共通で電流が(m−1)倍なので、分流器の抵抗は内部抵抗の(m−1)分の1です。
言葉の式 分流器の抵抗 = 電流計の内部抵抗 ÷(倍率 − 1)
Rs:分流器の抵抗〔Ω〕 ra:電流計の内部抵抗〔Ω〕 m:分流器の倍率(測る電流 ÷ 電流計に流れる電流)
- 並列の計器では、電圧が共通なので、電流は内部抵抗の逆の比で分かれます。直列の計器では、電流が共通なので、電圧は内部抵抗の比で分かれます。
- 計器の針は、計器に流れる電流で決まります。電圧計も、中身は最大目盛の電流が決まった電流計です。
解き方:倍率器の抵抗を出す
- ① 最初の一手は、最大目盛のときに計器に流れる電流を出すことです。最大目盛の電圧を内部抵抗で割ります。
- ② 測りたい電圧から計器の分を引いた残りを、倍率器に受け持たせます。
- ③ 倍率器の電圧を①の電流で割るか、倍率器の式に入れます。
例の条件を短くまとめます(平成24年度 問17)。最大目盛1 V、内部抵抗1000 Ωの電圧計で、最大15 Vまで測れるようにします。
- 最大目盛の電流は、1÷1000=0.001 A(1 mA)です。
- 倍率器が受け持つのは15−1=14 Vで、14÷0.001=14000 Ωです。
- 倍率器の式でも、同じ値になります。
- 15 kΩは電圧計と倍率器を合わせた全体の抵抗で、足す抵抗ではありません。
測定の誤差 ── 計器の内部抵抗が回路を変える

| 量 | 求め方 | 割る値 |
|---|---|---|
| 絶対誤差(誤差(ごさ)) | 測定値−真の値(単位が付く) | 割らない |
| 誤差率(ごさりつ) | (測定値−真の値)÷真の値 | 真の値 |
| 補正率(ほせいりつ) | (真の値−測定値)÷測定値 | 測定値 |
| 電圧降下法のつなぎ方 | 指示に入る余分 | 誤差が小さいとき |
|---|---|---|
| 電圧計を負荷のすぐそば | 電圧計に流れる電流を電流計が一緒に測る | 電圧計の内部抵抗が負荷よりずっと大きい |
| 電圧計を電流計の外側 | 電流計の電圧降下(でんあつこうか)を電圧計が一緒に測る | 電流計の内部抵抗が負荷よりずっと小さい |
計器をつなぐと、その内部抵抗の分だけ回路が変わり、測定値が真の値からずれます。誤差率は真の値で割り、補正率は測定値で割ります。
言葉の式 誤差 = 測定値 − 真の値
ε:誤差(絶対誤差)〔測定量と同じ〕 M:測定値〔測定量と同じ〕 T:真の値〔測定量と同じ〕
言葉の式 誤差率[%] = (測定値 − 真の値)÷ 真の値 × 100
ε:誤差率(百分率誤差)〔%〕 M:測定値〔測定量と同じ〕 T:真の値〔測定量と同じ〕
言葉の式 補正率[%] =(真の値 − 測定値)÷ 測定値 × 100
α:補正率〔%〕 T:真の値〔測定量と同じ〕 M:測定値〔測定量と同じ〕
| 問われる形 | ○× | ポイント |
|---|---|---|
| 電圧計を回路につないでも、つなぐ前の電圧がそのまま読める | × | 電圧計にも電流が流れ、測る所の電圧が下がる |
| 誤差率は、ずれを測定値で割って出す | × | 誤差率の分母は真の値。測定値で割るのは補正率 |
| ブリッジで、割る側の抵抗が−1%狂ったら、未知抵抗の誤差率にはその−1%を足す | × | 割る側の誤差率は引く。−1%を引くので+1%になる |
| 0.51 Vと2.2 Vの和は、2.71 Vと書く | × | 足し引きは小数点以下の桁の少ないほうに合わせ、2.7 V |
- ブリッジの平衡で未知抵抗を出すとき、掛ける側の抵抗の誤差率は足し、割る側の誤差率は引きます(誤差率が小さいとき)。
言葉の式 R_x = R₁R₃ ÷ R₂ のとき、R_x の誤差率 = ε₁ + ε₃ − ε₂(誤差率が小さいとき)
εx:R_x の誤差率〔(比:0.01 = 1 %)〕 ε1:R₁ の誤差率〔(比)〕 ε2:R₂ の誤差率〔(比)〕 ε3:R₃ の誤差率〔(比)〕
- 電位差計(でんいさけい)やブリッジは、検流計が0を指す(電流が流れない)所で読むので、計器の内部抵抗の影響を受けません。
- 有効数字(ゆうこうすうじ)は、足し引きでは小数点以下の桁の少ないほうに、掛け割りでは有効数字の桁数の少ないほうにそろえます。
解き方:電圧降下法の誤差と誤差率
- ① 最初の一手は、電圧計と電流計の指示から抵抗の測定値を出すことです。電圧を電流で割ります。
- ② 測定値から真の値を引いて、絶対誤差を出します。
- ③ 絶対誤差を真の値で割り、100を掛けて%にします。
例の条件を短くまとめます(平成28年度 問16)。抵抗の真の値は31.21 Ωです。電圧降下法で測ると、電圧計は50.00 V、電流計は1.600 Aを指しました。
- 計器の内部抵抗の影響は無視します。
- 測定値は50.00÷1.600=31.25 Ωです。
- 絶対誤差は0.04 Ωです。これを真の値で割ります。
- 誤差率は約0.128%です。分母を測定値にしたり、100を掛け忘れたりしないようにします。
電力の測定 ── 電流力計形は電流と電圧の積で振れる

| 電圧計と電流計のつなぎ方(直流) | 指示の積に余分に入る電力 | 誤差が小さいとき |
|---|---|---|
| 電圧計を負荷のすぐそば(電流計の内側) | 電圧計で消える電力 | 電圧計の内部抵抗が負荷よりずっと大きい |
| 電圧計を電流計の外側 | 電流計で消える電力 | 電流計の内部抵抗が負荷よりずっと小さい |
電流力計形の電力計は、固定コイルに負荷の電流、可動コイルに電圧に比例する電流を流し、その積に比例して振れます。指すのは、電圧と電流と力率(りきりつ)の積の有効電力(ゆうこうでんりょく)です。
言葉の式 電力計の指示 = 電圧コイルの電圧 × 電流コイルの電流 × cos(その電圧と電流の位相差。負荷の力率角とは限らない)
W:電力計の指示〔W〕 V:電圧コイルにかかる電圧〔V〕 I:電流コイルに流れる電流〔A〕 φ:電圧コイルの電圧と電流コイルの電流の位相差(負荷の力率角とは限らない)〔°〕
| 問われる形 | ○× | ポイント |
|---|---|---|
| 固定コイルと可動コイルの間の力で動く電力計は、誘導形計器 | × | 電流力計形計器。誘導形は円板のうず電流で回る電力量計 |
| 電流力計形の電力計の振れは、負荷の電力に比例する | ○ | 電流と、電圧に比例する電流の積で振れる |
| 電圧計を電流計の外側につないだとき、電流計で消える電力は電圧計の指示の2乗÷電流計の内部抵抗 | × | 電圧計の指示は電流計と負荷の両方の電圧。電流の2乗×内部抵抗で出す |
| 二電力計法(にでんりょくけいほう)では、負荷の力率によって片方の電力計が逆に振れる | ○ | 力率が0.5より低いと、片方の指示が負になる |
- 電流力計形は、2つのコイルの電流が同時に向きを変えるので、交流でも直流でも同じ向きに振れます。
- 直流の電力は、電圧計と電流計の指示の積でも出せます。ただし、表のとおり、計器で消える電力が誤差として入ります。
- 電力(いまの電力)と電力量(電力に時間を掛けた量)は別の量です。電力量を積み上げて測るのは誘導形の電力量計です。
解き方:電流計の損失が入った電力の誤差率
- ① 最初の一手は、電圧計が何の両端の電圧を測っているかを見ることです。電流計の外側なら、電流計と負荷の両方の電圧です。
- ② 直列なので電流は共通です。電力は電流の2乗に抵抗を掛けた値なので、抵抗どうしで比べられます。
- ③ 測定値と真の値の差を、真の値で割ります。
例の条件を短くまとめます(令和5年度下期 問16)。負荷の抵抗は320 Ω、電流計の内部抵抗は4 Ωです。電圧計は電流計と負荷の両方の電圧を指し、その指示と電流計の指示の積を負荷の電力とします。
- 電圧計の指示は、電流に320+4=324 Ωを掛けた値です。
- 測定値は電流の2乗に324 Ωを、真の値は電流の2乗に320 Ωを掛けた値です。電流の2乗は分母と分子で消えます。
ε:誤差率(百分率誤差)〔%〕 M:測定値〔測定量と同じ〕 T:真の値〔測定量と同じ〕
- 誤差率は1.25%です。余分の4 Ω分は、電流計の内部抵抗で消える電力です。
オシロスコープ ── 縦は電圧、横は時間で目盛を読む

| 読む量 | 読み方 | 例(縦5 V、横2 ms/1目盛) |
|---|---|---|
| 周期(しゅうき) | 1周期の横の目盛数×1目盛の時間 | 10目盛で20 ms |
| 周波数(しゅうはすう) | 周期の逆数(秒に直してから) | 50 Hz |
| 最大値 | 山の高さの目盛数×1目盛の電圧 | 5目盛で25 V |
| 実効値(正弦波) | 最大値÷√2 | 約17.7 V |
画面から直接読めるのは、周期と最大値です。周波数は周期の逆数で、正弦波の実効値は最大値を√2で割って出します。
言葉の式 周期 = 掃引時間[ms/div]× 1周期の目盛数[div]
T:周期〔ms〕 掃引時間:横軸1目盛あたりの時間〔ms/div〕 1周期の目盛数:波形1周期ぶんの横方向の目盛数〔div〕
| 問われる形 | ○× | ポイント |
|---|---|---|
| 山1つ分(0から次の0まで)の時間を、周期として読む | × | 山1つ分は半周期。山と谷を合わせて1周期 |
| 画面の山の高さから読んだ25 Vを、そのまま実効値とする | × | 25 Vは最大値。実効値は25÷√2で約17.7 V |
| ディジタルオシロスコープで電圧の波形を表示するには、FFT演算して周波数ごとに並べた結果を出す | × | 波形は、A-D変換した信号の大きさを時間の順に並べて表示する。周波数ごとに並べるのはFFTアナライザ |
| ディジタルオシロスコープは、一度きりのパルスも測れる | ○ | 拾った値を記憶してから表示する |
- 縦の入力に測る電圧を、横にのこぎり波を入れると、左から右へ時間とともに波形が描かれます。
- 縦と横の両方に正弦波を入れると、リサジュー図形(りさじゅーずけい)ができます。周波数の比と位相差(いそうさ)が、形から分かります。
- 1対1で位相差が0°なら斜めの直線、大きさが同じで90°なら円です。周波数の比が1対2(縦:横)で位相差が0°なら、8の字の形です。
解き方:画面から周期・周波数・実効値を読む
- ① 最初の一手は、1周期の横の目盛数を数えることです。山と谷を合わせて、元の形に戻るまでです。
- ② 目盛数に1目盛の時間を掛けて周期を出し、秒に直して周波数を出します。
- ③ 山の高さの目盛数に1目盛の電圧を掛けて最大値を出し、√2で割ります。
例の条件を短くまとめます(平成25年度 問16)。画面の1目盛は縦5 V、横2 msです。正弦波の1周期が横10目盛、山の高さが縦5目盛でした。
- 周期は2×10=20 msです。秒に直すと0.02 sです。
f:周波数〔Hz〕 T:周期〔s〕
- 最大値は5×5=25 Vです。
V:実効値〔V〕 Vm:最大値〔V〕
- 周波数は50 Hz(ヘルツ)、実効値は約17.7 Vです。半周期の5目盛を周期にすると、100 Hzと誤ります。
ディジタル計器とA-D変換 ── 標本化・量子化・符号化の順にディジタルにする

| 段階 | すること | 区切る向き |
|---|---|---|
| 標本化 | 一定の時間ごとに値を拾う | 時間(グラフの横軸) |
| 量子化(りょうしか) | 拾った値を決まった段階に丸める | 値(グラフの縦軸) |
| 符号化(ふごうか) | 段階の番号を2進数(にしんすう)の0と1にする | ― |
A-D変換は、時間で区切り、値を段階に丸め、0と1の符号にする順に進みます。段階の数に限りがあるので、量子化では一般に誤差が出ます。
言葉の式 測定電圧 =(基準電圧を加えた時間 T₂ ÷ 測定電圧を加えた時間 T₁)× 基準電圧 =(N₂ ÷ N₁)× 基準電圧
Vx:測定する未知の電圧〔V〕 Vr:基準電圧〔V〕 T1:測定電圧を加えた時間〔s〕 T2:基準電圧を加えて出力が 0 V に戻るまでの時間〔s〕 N1:測定電圧を加えた間に数えたクロックのパルス数 N2:基準電圧を加えて 0 V に戻るまでに数えたパルス数
| 問われる形 | ○× | ポイント |
|---|---|---|
| 量子化では、元の値との誤差は生じない | × | 段階の間の値は丸めるので、一般に誤差が生じる |
| 標本化の間隔の上限は、再現したい信号の最高周波数で決まる | ○ | 速く変わる信号ほど、短い間隔で拾う |
| ディジタル直流電圧計は、指示計器より入力抵抗が低い | × | 入力抵抗が高く、測る回路から取り込む電流が小さい |
| 積分器を使うA-D変換器で、測る電圧は基準電圧に、測る側の時間を基準側の時間で割った比を掛けた値 | × | 逆の比。基準側の時間(T2)を測る側の時間(T1)で割る |
- ビット数が多いほど、量子化の誤差は小さくなります。nビットで区別できる段階の数は、次の式です。
言葉の式 段階の数 = 2 の n 乗(n はビット数)
N:表せる段階(値)の数 n:ビット数(2進数の桁数)
- ディジタル計器は数字で表示するので、読み取りの個人差が出にくく、結果をコンピュータに取り込めます。オートレンジは、およその値が分からないときにも便利です。
- 交流は、入力変換回路で直流に直してからA-D変換する方式があります。ディジタル周波数計は、決まった時間に入ったパルスの数を数えます。
- ディジタルの信号は0か1かを見分ければよいので、伝わる途中の雑音に強くなります。積分器を使うA-D変換器は雑音に強く精度が高い反面、変換に時間がかかります。
解き方:積分器を使うA-D変換器のパルス数から電圧を出す
- ① 最初の一手は、パルスの数の比を時間の比と読むことです。クロックパルスの間隔は一定だからです。
- ② 積分器は、入力のグラフの面積をためる回路です。測る電圧を加えた時間(T1)に、出力は面積に比例して上がります。
- ③ 基準電圧を逆向きに加え、出力が元に戻るまでの時間(T2)を数えます。上りと下りの面積が等しいので、測る電圧は基準電圧に時間の比を掛けた値です。
例の条件を短くまとめます(令和元年度 問18)。基準電圧は2.0 Vです。数えたパルスは、測る側が1.0×10³個、基準側が2.0×10³個でした。
- 時間の比は2.0×10³÷1.0×10³=2.0です。
- 測る電圧は、基準電圧にこの比を掛けた値です。
- 比を逆にすると0.5×2.0=1.0 Vになり、誤りです。測る電圧が大きいほど、0に戻るまでの時間が長くなります。
まとめ
指示計器は、力が電流の1乗なら平均値、2乗なら実効値を指し、分流器は並列、倍率器は直列につなぎます。
計器の内部抵抗は回路を変え、誤差率は真の値、補正率は測定値で割ります。
オシロスコープは縦の電圧と横の時間で読み、A-D変換は標本化・量子化・符号化の順に進みます。
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参考文献
- 日高 邦彦・堀 桂太郎・井上 弘司『First Stage シリーズ 新訂電気回路入門』実教出版 第6章(電気計測) Amazonで見る
- 『みんなが欲しかった!電験三種 理論の教科書&問題集』TAC出版 初版(2018年) CH08 電気測定の章 最新版をAmazonで見る
- 第三種電気主任技術者試験 理論 問題(電気技術者試験センター) 平成23年度・平成24年度・平成25年度・平成27年度・平成28年度・平成29年度・令和元年度・令和2年度・令和3年度・令和4年度上期・令和4年度下期・令和5年度下期・令和6年度上期
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