【電験公式まとめ】理論科目の公式を身に付ける工夫

現在、大幅改良中です。企業講義との検証を踏まえて、新しい形にするので、ご迷惑をおかけしますが、しばしお時間を下さい。

できれば、断片的な指導ではなく、電験マガジンでがっつりと勉強して欲しいです。様々な観点で試験を倒しにいきます。現在は機械科目をできる限り１００％合格率を出すために頑張っています。

上記が完了次第、理論科目の底上げを行います。徹底して点数をこぼさない策を講じます。

2021年3月17日追記
参考書出版に伴い、得た知見を含めた更なる改良をします

2021年6月18日追記
「計算過程の数字を使った記憶」を追加
※手書きの公式まとめを掲載予定

2019年9月2日追記
本公式をrevアップして、より点が取れる記事にします。

2019年8月13日追記
「講義形式にできませんか？」「公式を覚えるのがツラいです」という質問がありました。さらに追記をしまして、グッと実力がつきやすくなったと思うので、書き込み形式で勉強してみて下さい。

【目次】
１．電験における「公式の位置づけ」
２．本資料を活用する４つのメリット
３．本資料の活用方法
４．本資料の詳細

電験における「公式の位置づけ」

電気主任技術者試験において、「公式の理解度」は非常に重要なものである。電験１種と３種では難易度が大きく異なるが、同じ公式を使用する場合が多い。つまり「公式を身に付けること＝大きな武器になる」ということだ。

電験に不合格になる方にはいくつか特徴があって、そのうちの一つが「試験直前にまとめたノートを見返しても、よくわからない状態に陥っている」というものだ。心当たりはないだろうか。（ちなみに自分は陥った経験がある。試験会場では自分のまとめたノートではなく、結局、参考書を読んでいた）

こういった事態に陥らないためにも、まとめノートはシンプルである必要がある。本資料では電験を研究した末、試験本番で本領発揮できるような「工夫」と「トレーニングによる意識付け」を行う。

試験本番で本領発揮する「工夫」

その工夫とは「式同士の関連を意識する」というもの。本資料ではそういった工夫の元、まとめあげている。以前、自分が受講した電験講座では公式をただ羅列した資料を配り、これを覚えて下さい！といった勉強を行っていたが、雑である。

当然、覚えきれない方が続出した。（一体、講義を受けた人間の何人が合格できたのか・・・。）

式同士の関連について、もう少し具体的に説明する。

「電束密度」がいい例である。電束密度は電験３種ではA問題だけではなく、B問題でも出題される。


問題を見て気が付くのは、電束密度の公式の丸暗記だけでは解けないような問題が多いということ。では、問題が解けるようになるためにはどうしたら良いのだろうか。

答えを言ってしまうと「公式や原理の根本からきちんと理解すること」だ。

「電気力線の算出ができる」⇒「電気力線から電界が求められる」⇒「電束密度の計算ができる」といったように答えは算出できるのだ。問題によっては（１）に電気力線、（２）に電界、（３）に電束密度といった設問になっていたりする。


また、公式は万能でないことがある。磁界下でのクーロン力を求める公式がいい例だ。「点電荷同士の式」は点電荷が２つ与えられていないと使用することができない。そのため「点電荷と磁界の式」を覚えていないと、クーロン力が算出できないといったケースもあるのだ。


つまり何が言いたいかというと、「クーロン力の公式」というぼんやりした覚え方では抜けが生じたり、使いこなせないことがあるということ。こういった積み重ねが失点を生んでいる。

学校の試験勉強の時は間違えなかったのに・・という方がいるが、それは大きな勘違いをしている。電験は試験範囲がかなり広くて沢山の盲点がある。敢えて間違いやすい所をついてくることを認識しておこう。

厄介なコンデンサ関連の公式を整理してみる

参考までに有料記事の一部を掲載する。公式が複雑なコンデンサ関連を整理した。

電磁エネルギーは特に厄介で苦手な方も多いだろう。問題によって与えられるパラメータが違うので、式変形が必要となることに注意しよう。

【電磁エネルギー　Ｗ（Ｊ）】
Ｗ＝ＬＩ²／２

【解説】コイルに蓄えられるエネルギーを電磁エネルギーといい、インダクタンスＬに電流Ｉが流れたときのエネルギーである。

よく出題される式の変形を４つ紹介する。

よく出題される式①
「Ｗ＝ＮΦＩ／２」

ＬI＝ＮΦの公式から自己インダクタンスLを求めて、求めたLを代入した式である。さらに、磁束密度Ｂ＝Φ／Ｓから式変形すると

よく出題される式②
「Ｗ＝ＮＢＳＩ／２」

アンペアの周回積分の式（ＮＩ＝Ｈℓ）より、Ⅰを求めて代入すると

よく出題される式③
Ｗ＝ＢＨＳℓ／２

「単位面積あたり」は断面積Ｓと磁路長さℓの積（Ｓℓ）であり、１であることから

よく出題される式④
Ｗ＝ＢＨ／２

単位面積あたりの電磁エネルギーと設問には表記される。

本資料を活用する４つのメリット

得られるメリットは「試験本番で点が取れること」。

これだけで十分なのだが、大きく分けると３つあるので説明させて頂く。

まず、１つ目のメリット。

「公式がかなり覚えやすくなる」

教科書や参考書には、「公式を覚える」という観点では余計な要素が記載されている。そこを排除し、「何を代入しなくてはいけないのか」を整理し、圧倒的に公式を覚えやすくなっている。こういった公式の整理をする時間がないという方が多くいたので、そういった方に活用頂ければと思います。

次に、２つ目のメリット。

「間違いやすいポイントが知れる」

静電誘導エネルギーや電磁エネルギーといった頻出かつ間違いやすいところには調べなくてもいいように、解説を記載している。公式の意味は確実に覚えなくては使えないので、何度も見返して覚えてしまうといい。

相互インダクタンスを例に挙げると、下記のような記載をしている。試験で使えるようにパラメータの定義を明確にし、解説に現象を記載している。これらを見るだけで、試験問題が想像つく。


【相互インダクタンス　Ｍ（Ｈ）】
Ｍ＝ｋ√（Ｌ₁Ｌ₂）

Ｌ₁：コイル１の自己インダクタンス（Ｈ）
Ｌ₂：コイル２の自己インダクタンス（Ｈ）
ｋ ：相互の結合係数（０≦ｋ≦１）

【解説】コイル１に電流を流すと、コイル２に起電力が発生する。その逆も起こる。この場合のインダクタンスである。





３つ目のメリット。

「覚えるべき公式の漏れを無くすことができる」

持っている参考書によっては、公式が不足しているものがある。現に自分が持っている４科目を１冊にまとめた参考書では公式が少ない。これでは、失点してしまう可能性がある。覚えるべき公式の漏れで失点なんていうミスは避けたい。





４つ目のメリット。

「公式で使用するパラメータの単位を確実に覚えることができる」

覚える公式が多くなるほど、単位を忘れてしまったり、間違えて覚えてしまうことがある。単位を間違うことは、大幅な減点をくらうことになる。リスト化し、整理しておく。これを行った場合と行わない場合では大きな差がつく。失敗してからでは遅い。





それでは実際に本資料をどう使うと、効果的であったか紹介する。

本資料の活用方法

使用する人の理解度によって、使い方を変えてもいいので幾つか活用方法を紹介する。

【活用方法①】
「そのまま公式の確認用として使用するスタイル」

分野毎に公式を整理しており、パッと見るだけで網羅的に把握できるので復習に使える。毎日、寝る前に見るだけでも、大きな効果がある。


【活用方法②】※筆者推奨
「本資料に書き込んでいくスタイル」

公式の理解度がまだ低い方にオススメのやり方である。ぜひとも計算過程を書き込んで欲しい。公式自体が覚えやすくなるという理由もあるが、「公式の使い方」を思い出すときに優位に働くからだ。

また「一度計算しなくてはならない環境を作り出すことができる」というのも価値がある。強制的に学習できるからだ。

但し、書きすぎは良くない。必ずシンプルに書き綴ること。


【活用方法③】
「本資料を参考に自分のまとめノートを作るスタイル」

既にまとめられてある公式を自分なりにアレンジをしてまとめあげるというのは記憶に残りやすいので、かなり効果がある。
せっかくまとめるのであれば、活用方法②でお伝えした通り、まとめる際に計算過程を書くことをオススメしている。

本資料の詳細内容

本題に入る。
本記事の詳細内容だが、下記の通り、電気主任技術者試験（理論）で使用する公式を網羅的にまとめた資料である。

この記事の公式を覚えることで、合格に必要な公式を確認することができる。参考書等で分かりにくい部分には解説をつけているので読んでみて欲しい。

（注：項目にはない関連する公式も載せているが、試験で出題されたことがあることから掲載した。解説をつけているので必ず覚えて欲しい。）

公式まとめリスト
下記の項目について、公式および関連公式をまとめている。

第１章「電磁気分野」
１．電界の強さと磁界の強さ
２．クーロンの法則
３．静電容量
４．磁気に関する法則
５．フレミングの法則
６．磁気回路
７．電磁誘導とファラデーの法則
８．静電エネルギーと電磁エネルギー

第２章．電気回路分野
１．オームの法則、合成抵抗の算出、
２．電気抵抗と導電率、温度変化
３．キルヒホッフの法則
４．重ね合わせの定理
５．テブナンの定理
６．交流の電圧、電流の式と平均値、実効値

７．交流の電気回路計算
交流回路の基礎
・線間電圧、相間電圧
・皮相電力、有効電力、無効電力

RLC素子の直列回路
・インピーダンス計算
・直列共振
・電圧増幅率

RLC素子の並列回路
・インピーダンス計算（アドミタンス計算）
・並列共振
・電圧増幅率

第３章「計測分野」
１．誤差
２．分流器・倍率器

まずは「どのように攻略するか」を先に考えたい方はこちらの記事がオススメです。

【お伝えしたいこと】
メールアドレスを登録して下さった方には、御礼のメールを送らせて頂いております。登録がされていない方には送信することができておりません。非常に感謝している旨をここで伝えておきます。

本当にありがとうございます！！公式と出会う場として活用して頂き、是非とも合格しましょうね！！！（これからブラッシュアップして問題紐づけで強化していきます）

※御礼メールを送信できていない方
naruse0103さん

第１章「電磁気分野」

本章では最重要分野「電磁気の公式」を押さえる。

１番に意識して欲しいのは
「日本語を公式に変換できるか」という点だ。


どういうことかというと

例えば
「電気力線の本数」と言われて
きちんと「Ｑ／ε（本）」と回答できるかどうかだ。


電験はこういった質問の連続であり、特に理論ではこの積み重ねで点が取れるような問題が多い。

公式を一つずつマスターしていくことで、必ず電験３種の問題は解けるようになるので頑張っていこう。


最終的には「日本語」から「公式」をパッと言えるようになってほしい。これを繰り返すトレーニングを行うことで、かなり公式は身につく。