H24 理論 問7(共振回路)

H24 理論 問7(共振回路)

問 7
次の文章は、RLC直列共振回路に関する記述である。

$R[Ω]$ の抵抗、インダクタンス$L[H]$ のコイル、静電容量$C[F]$ のコンデンサを直列に接続した回路がある。

この回路に交流電圧を加え、その周波数を変化させると、特定の周波数$f_r[Hz]$ のときに誘導性リアクタンス$=2πf_rL[Ω]$ と容量性リアクタンス$=\cfrac{1}{2πf_rC}[Ω]$ の大きさが等しくなり、その作用が互いに打ち消し合って回路のインピーダンスが(ア)なり、(イ)電流が流れるようになる。

この現象を直列共振といい、このときの周波数$f_r[Hz]$ をその回路の共振周波数という。

回路のリアクタンスは共振周波数$f_r[Hz]$ より低い周波数では(ウ)となり、電圧より位相が(エ)電流が流れる。

また、共振周波数$f_r[Hz]$ より高い周波数では(オ)となり、電圧より位相が(カ)電流が流れる。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)、(オ)及び(カ)に当てはまる組み合わせとして、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

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解 答

共振回路の特徴から

RLC直列回路では、共振した時には誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスの大きさが等しくなります。

その性質は互いに打ち消し合うので、インピーダンス(ア)は「小さく」なります。

インピーダンスが小さくなるので、当然回路に流れる電流(イ)は「大きな」電流になります。

●共振時には見かけは抵抗だけの回路になります。電圧は最小になります。

●RLC単独回路の電流と電圧の関係

下図 を見れば分かる通り、共振周波数より低いとき、(ウ)は「容量性」の回路になり、電圧の位相より、(エ)「進んだ」電流が流れます。

また、共振周波数より高いとき、(オ)は「誘導性」の回路になり、電圧より位相が(カ)「遅れた」電流が流れます。

正解は(3)