大学の電気回路問題の解き方と答え

このQ&Aのポイント
  • 大学の電気回路問題について質問している方です。問題の正解がわからず困っているようです。過去問を手に入れたものの、答えがないため自分の解答が正しいか不安です。
  • 問題は周波数1kHzの交流電源のもとで3つのコンデンサーが動作している状況です。まずは3つのコンデンサー全体のアドミタンスを求める必要があります。また、電源振幅が10Vの場合、各コンデンサーに流れる電流を求める方法も知りたいとのことです。
  • 質問者はアドミタンスの求め方については理解しているようですが、問題の解き方がわからず困っています。また、電流の求め方についても不明点があります。正しい解法と答えを教えて欲しいとのことです。
回答を見る
  • ベストアンサー

大学の電気回路の問題の正解がわかりません

大学の過去問を手に入れたのでといていたのですが、答えがないためあっているのかわかりません。 問題 周波数1kHzの交流電源(Ee^jωt)のもとに C1=1μF, C2=2μF, C3=3μFのコンデンサーが動作している。 (1)3個のコンデンサー全体のアドミタンス|Y|を求めよ。 (2)電源振幅(E)を10Vとするとき、各コンデンサーに流れる電流を複素数表示の実数部から求めよ。 (有効数値2桁) そして自分で考えた答えはこれです。 (1) コンデンサーの合成容量(Cとする)は 1/C=(1/C1+C2) + 1/C3 C=C3(C1+C2)/C1+C2+C3 アドミタンスは公式によるとY=jωCということらしいので Y=jωC=jω{C3(C1+C2)/C1+C2+C3} (2)はどうやったらよいのかよくわかりません。 とりあえず Y=G+jωC という公式を使うのではないかと思うのですが、 この問題には抵抗がないためGがわかりません。 ですので(1)があっているか確認して、もし間違えていれば正しい解き方を教えてください。 (2)はまったくわからないので、とき方を教えてください。 よろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 178-tall
  • ベストアンサー率43% (762/1732)
回答No.2

一部訂正 (1), (2) の連立解は、  I1 = Y2I/(Y1 + Y2)  I2 = Y1I/(Y1 + Y2) のはず。

hanagedaiou
質問者

お礼

ありがとうございます! おかげで理解できました。

その他の回答 (1)

  • 178-tall
  • ベストアンサー率43% (762/1732)
回答No.1

>(1) コンデンサーの合成容量(Cとする)は 1/C=(1/C1+C2) + 1/C3 C=C3(C1+C2)/C1+C2+C3 ここまで OK 。 >アドミタンスは公式によるとY=jωCということらしいので Y=jωC=jω{C3(C1+C2)/C1+C2+C3} |Y| は Y の絶対値なのかな? ならば、|Y| = |jωC| = ωC 。 >(2)はどうやったらよいのかよくわかりません。 とりあえず Y=G+jωC という公式を使うのではないかと思うのですが、 この問題には抵抗がないためGがわかりません。 電流を求めるのに使うのは、I = YE なる算式です。 得られた I は、C3 にすべて流れ、C1, C2 にて分流 (I1, I2)。 分流値は、  I1 + I2 = I  …(1)  Y1I1 = Y2I2  …(2) を満たす。 (1), (2) の連立解は、  I1 = Y2I/(Y1 + Y2)  I1 = Y1I/(Y1 + Y2) のはず。 (確かめてみて)    

関連するQ&A

  • 電気回路の問題について質問です。

    1、次に示す回路を60Hz、100Vの電源に接続した。以下のそれぞれのインピーダンスを求めよ。 a)50Ωの抵抗と20mHのインダクタを直列に接続 b)100Ωの抵抗と100μFのコンデンサを直列に接続 c)150Ωの抵抗と50mHのインダクタと200μFのコンデンサを直列に接続 2、100Ωの抵抗と100mHのコンダクタと100μFのコンデンサが直列に接続されている。共振周波数と共振時のインピーダンスを求めよ。 3、16進数で「3243F6A8]で表わされるものを、10進数で表わせ。 以上が問題です。1つでも分るものがあれば教えてください。 回答とともに考え方(公式)も教えていただければ幸いです。 よろしくお願いします。

  • 大学で習う電気回路の問題です。

    次の(a)、(b)、(c)について、各回路素子が直列に接続された場合と、並列接続された場合のインピーダンスとアドミタンスの大きさおよび位相角を求めよ。 ただし、周波数は50[Hz]とする。 (a) R=50[Ω]、L=0.1[H] (b) R=100[Ω ]、C=10[μF] (c) R=4[Ω]、L=15.9[mH]、C=1590[μF] お手数ですが、宜しくお願い致します。

  • 分布定数回路を説明した電気の記号について

    こんにちは、 分布定数回路というものは聞いたことがあったのですが、無線工学Bという本で初めて本格的に知りました。本には次の式が載っています。 ・ Z=R+jωL ・ Y=G+ jωC 下記を教えてください。     ・   ・  (1) Z や Y は、これらがベクトルであることを示しているのでしょうか? (2) R や L は、なぜ ・が付いてないのでしょうか?Zがベクトルなら、RやLも同様にベクトルではないでしょうか? (3) それとも・は、複素数であることを表しているのでしょうか? すいません。・が何を表しているのか?本には説明がありません。常識なのかもしれませんが、教えてください。

  • 電気回路の問題

    http://okwave.jp/qa/q7591807.html 最近↑の質問ページで、電気回路の問題を質問したのですが、わからないことがさらに出てきたので質問させていただきます。 (b)についてなのですが、I=YEでIを求めるとのことでしたが、Eはどうやって計算したらよいのでしょうか? Ee^jωtの実数表現をEcos(ωt)とすると書いてありました。 電源振幅Eは10Vで計算したらよいのですが、cos(ωt)をどうやって数字で計算したらよいのかわかりません。 よろしくお願いします。

  • 直列回路から並列回路への変換

    bohemian01 質問No.9109550 前の質問に関連したものです。 写真の回路で、Rに50Vの電圧がかかり、端子1-1'から右を見た回路が純抵抗に見えるようにLとCの値を定めよ。 答え まず、Rに流れる電流をi_Rとすると、50Ωの抵抗に50Vの電圧がかかるため、|i_R|は1Aでなくてはならない。 |i_R|={E/(√(R^2+(ω^2)*(L^2))}=1A √(R^2+(ω^2)*(L^2)=100Ω ωL=√(10000-2500)=86.6Ω L=86.6/100π=0.2756H 次に、この直列回路を写真下の並列回路に変換する。リアクタンスZとアドミタンスYの関係式Y=(1/Z)より、 Y=(1/R_p)-{j(1/ωL_p)}={1/(R+jωL)}=(R-jωL)/(R^2+(ω^2)*(L^2))=(50-86.6j)/10000 R_p=200Ω 誘導性サセプタンスB=-0.00866S 端子1-1'から見て純抵抗に見えるためには、写真下の等価回路でCとL_pのサセプタンスが50Hzで打ち消し合う必要がある。 よって、ωC=100πC=0.00866とならなければならない。これを解いてC=27.57μF 質問です。 まず、"等価回路"の定義について私自身よく分かりません。2つの回路AとBがあり、この2つの回路全体の振る舞い(回路全体を流れる電流、回路全体にかかる電圧など)が互いに等しい時にA、Bは等価回路と呼ぶのでしょうか。 この問題ではY=I/Zの関係を基に直列回路から並列回路に変換し、アドミタンスY=G+jB=(1/R_p)+jBの虚部Bが0になれば、実部の抵抗R_pのみが残るので、CとL_pが打ち消し合っている様子が式からですが想像できます。しかし、この時変換前の直列回路でも同じことが本当に起こっているのかが不思議に思えて仕方ありません。何か確かめる計算式等があれば教えてください。

  • 電気回路の問題

    こんにちは、質問させていただきます 下の図の交流ブリッジが平衡しているとき、ωをR2,R3,R4,L4.C1を用いてあらわせ。 (R1を用いないことに注意せよ) 複素数表示に直してブリッジの平衡条件より (R4+jωL4)*(R1+1/jωC1)=R2R1 ここまで書いたのですが R1を使わないで表すのってどうすればいいのでしょうか?

  • RLC直列回路の問題

    以下の問題を解いたのですが,答えが無いので,どなたか答えがあっているか確かめていただきたいです。 <問題> RLC直列回路(R,L,Cはそれぞれ一つずつ)に交流電圧源V(t)=VmsinωT(Vm;正弦波振幅)を接続しました。 このときのRの両端の電圧VR(t)を求めよ。 <解答> 全体のインピーダンスZ'は(’は複素数を表します。) Z'=R+j{ωL-(1/ωC)} となる。ゆえにVR'は分圧の式より VR'=(R/Z')V'=RV'/{R+j(ωL-(1/ωC))} これより, VR=|VR'|=(R*|V'|)/√{R^2+(ωL-(1/ωC))^2} ここで,|V'|=Vm/√2より, VR=(RVm/√2)/√{R^2+(ωL-(1/ωC))^2} ・・・ 見にくくてすいません。

  • 電気回路、交流回路の計算。

    次の問題がわからないので、わかる方は教えてください!! インピーダンスZが次のように与えられているときアドミタンスY=1/Zの複素数表示を それぞれつぎの方法で求めよ。 (1)極表示に変換して求める方法 (2)分母を有利化して求める方法  の2通りの方法で求めよ (1)Z=80+j60 (2)Z=30-j40 本当にわかりません。 よろしくお願いします。

  • RLC共振並列回路のLCのインピーダンスについて

    RLC並列回路にさらに抵抗Rが接続されている回路で(電圧源は交流電源E)、説明しにくいのですが、 RLC並列回路のところで、RとLCとの間に端子abがあります。つまり端子abで切断するとRと、LCの並列接続部分とに分かれるような位置です。 漢字の"目"を90度左に回転し、2画目に電源Eと抵抗R、3画目に抵抗R、4画目にコイルL、5画目にコンデンサC、2画目の、3画目と4画目との間に端子a、それとちょうど反対側に端子bがある感じです。 そのような回路の"共振時"で、 (1)角周波数ω0を求めよ。 (2)回路の良さ(尖鋭度)Q0、帯域幅Bを求めよ。 (3)コンデンサCにかかる電圧と流れる電流Icを求めよ。 (4)端子abから右側のインピーダンスを求めよ。 という問題なのですが、 以下僕が考えたやり方です。 まずテ電圧源を電流源J=E/R、RLC並列回路の抵抗RをR'=R//R(=R/2)と変換し、RLC並列回路だけで構成される回路(電源は電流源J)にしました。 (1) 回路のアドミタンスYは Y=2/R + 1/jωL + jωC =2/R + j(ωC -1/ωL) これより、アドミタンスにかかる電圧Vは V=J/Y……(1) 共振時は電圧と電流が同じ位相になるので、アドミタンスの虚部=0となるωがω0である。 従って、 ωC = 1/ωL よって、ω0=1/√(LC) (2) Q0=ω0*C*R/2より、 Q0=(R/2)*√(C/L) B=ω0/Q0より、 B=2/(RC) ここはQとBは公式を使ったのですが、できればちゃんと算出したいです。 しかし自分ではわからなかったので教えていただけたらうれしいです。 (3) (1)の式のωに(1)で求めたω0を代入して、 V=E/2 電流Icは Ic=V*jωC にω=ω0を代入して、 Ic=j*(E/2)*√(C/L) そして(4)なのですが、同じようにコイルに流れる電流ILを求め、 インピーダンスZ=V/(Ic + IL)で求めようとしたのですが、分母の電流が0となり求められませんでした。 どうしたらいいのでしょう。 また、(1)~(3)の解き方はこれでよろしいでしょうか?

  • 回路の問題です。

    図2ー3に表す、 CR回路の複素電圧伝達関数F(ω)=|Vre^jωt/Voe^jωt|を計算し、Cは0.1μとし、周波数100Hz,1kHz,10kHzで計算せよ。 ||て囲まれているのは絶対値です。 よろしくお願いします。