「並列共振回路」について

質問

「第三級ハム」の勉強をしているのですが、理解できない問題がでてきました。
「並列共振回路」の問題なのですが、

交流電源ーーーーーー
　｜　　　　　　｜　｜　
　｜　　　　　　｜　｜
　｜　　コンデンサ　抵抗
　｜　　　　　　｜　｜
　｜　　　　　　｜　コイル
　｜　　　　　　｜　｜　
　ーーーーーーーーー
この図のような回路で、共振時には、
インピーダンスが最大・電流が最小・共振回路内の電流が最大　になるというのです。

共振時、インピーダンスが最大・回路に流れ込む電流が最小というのは分かるのですが、（そのまま解説に、そうなる！と書いてあるから）
回路内を循環する電流が最大となる、というのがなぜ分かるのか、分かりません。（解説がなかったから）
そこで、なぜ分かるのか、教えてください！

（ちなみに中学レベルの物理知識しかないです。）

回答No.7

fjnobu

簡単に説明すると、コンデンサーに流れ込んだ電流が、電圧が減少した時にコンデンサーから流れ出します。
その時コイルは、電流を磁力の形で蓄えます。この磁力は電圧が逆転した時に電流になって放出してコンデンサーに流れてゆきます。
このように、外からの電流供給より、コンデンサーとコイルに流れれる電流のほうが大きくなるのです。
電圧と電流の振る舞いで理解するのが判り易いと思います。

回答No.6

ruto

問題の回路のインピーダンスZの内、実数部のZrは
Zr＝R／｛（XL/XC－1）^2＋R^2/XC^2｝となります。
この回路の共振条件は
XC＝（R^2＋XL^2）/XLでこのときZが最大で共振時になります。即ち電流は最小です。
Zの最大値Zmaxは
Zmax＝（R^2＋XL^2）/R　です。
｛ただし、XC＝（R^2＋XL^2）/XLのとき｝
・コイルLと抵抗Rに流れる電流ILは
IL＝E/（R＋ｊXL)で虚数部の電流Ijは
Ij＝－XL/（R^2+XL^2）・E
一方コンデンサに流れる電流Icは虚数部だけで
Ic＝E/XC　となる。
循環電流はIjとIcの大きさが等しく向きが逆の状態で
す。
即ち　1/XC＝XL/（R^2＋XL^2）となり
これは、共振条件と同じになる。
コンデンサを可変する場合、循環電流はIj以上大きくならないと思われる。
　コンデンサの容量を大きくしても循環電流はIj以上にはならないので、最大といっているように思います。Cを増やすとIcは増えますが、循環電流の最大はIjできまるので、そのように説明していると思います。上手く説明できませんね。

回答No.5

masudaya

簡単に言うと,回路内を循環する経路は,
直列共振回路と同じになっています.
つまり,直列共振としてみた場合,インピーダンスが
最小となるので,循環する電流は最大になります.
(流れる電子は,直列か並列化などは分からないただ,インピーダンスの低いほうに流れるので,並列共振はインピーダンスが大きくなると,会社の人に教わりました.)

回答No.4

dojustice

ちょっと後戻りになるかもしれませんが、おさらいをしましょう。

「共振」というのは、「コンデンサとコイルのインピーダンスが同じになること」です。
（このときの周波数を「共振周波数」といいます）
このときのコンデンサのインピーダンスを[Zc]、コイルのインピーダンスを[ZL]とします。

そうすると、コンデンサに流れる電流Icおよびコイルに流れる電流ILは、それぞれ
　Ic=E/Zc
　IL=E/ZL
となります。
（インピーダンスＺの意味が難しければ、ただのオームの法則：抵抗Rと考えてください）

ここで、ZcとZLが同じなら、電流は２倍になると思うでしょう？
ところが、ナナナナなんと！違うのです。(^_^;)

「位相」というのを習ったことはありませんか？
コンデンサに流れる電流と、コイルに流れる電流は位相が１８０度違うのです。
（位相という言葉が難しければ、「コンデンサに流れる電流は（電圧に対して）９０度進み、コイルに流れる電流は９０度遅れる」と憶えてください。ここのところが抵抗：Ｒとは違うところなのです）

絶対値が同じで、位相が１８０度違うので、電源から流れ出る電流は相殺され、「ゼロ」になります。
これが「並列共振」です。
ご質問の回路では、コイル側にRが入っているので、その分「位相」が戻り、ゼロにはなりませんが「最小」になることは上記の説明のとおりです。
(この回路の電流を求める計算式もあるのですが、”中学生程度の物理知識”ということなので、式は省略します)

「共振回路内の電流が最大・・・」は誤りでしょう。
これが、どの場所を指すのかわかりませんが、コンデンサの電流は、周波数が上がるにしたがって、どんどん増えていきます。
（コイルの電流は減少していく）
周波数が下がれば、コイルの電流がどんどん増えていきます。
（コンデンサの電流は減少していく）

蛇足ですが、「直列共振」では、インピーダンスが打ち消しあって、ゼロになります。
よって、「電流が最大」になります。
（電源の出力インピーダンスがあるので、無限大にはならない）

回答No.3

ytrewq

コイルとコンデンサは電気エネルギーを一時的に蓄える能力があります。
コンデンサは蓄えた電気エネルギーが電圧という形をとり、コイルは電流という形をとります。

例えば、あらかじめ、ある電圧に充電したコンデンサをコイルと並列に接続したとしましょう。　
コンデンサに蓄えられた電気エネルギーはコイルに流れますが、それは徐々に電流を増し、コンデンサの電圧が０Ｖになったところで、電流値は最大となります。　これは電気エネルギーがコイルに蓄えられたことを意味します。　すると今度はコイルに蓄えられた電気エネルギーがコンデンサに最初と逆向きの電圧として蓄えられながら電流が徐々に少なくなっていきます。　そして、電流が０になったとき、コンデンサには元の電気エネルギーが蓄えられますが、電圧は逆になります。　そして、つぎには電流が最初と逆向きで電流がながれだす‥‥
以上を繰り返すのがコンデンサとコイルの共振です。

回答No.2

mtnlnd

"共振時、インピーダンスが最大・回路に流れ込む電流が最小"　は交流電源からこの共振器に流れ込む電流が最小の意です　理由は最大のインピーダンスになるからです

インピーダンスと言うのは交流に対しての抵抗を意味しますが周波数によって変わります　コンデンサ・コイルは変化します　普通言われる抵抗は周波数で変化しない物を言います

この最小電流がコンデンサ・抵抗・コイルの直列回路を循環するのです　そして抵抗で微小な熱エネルギーとなって消費します　
この消費分が交流電源から共振器に供給されるのです　ですから抵抗がゼロですと消費しませんから供給される電流もゼロになります　理想的な場合抵抗を内臓していないからコンデンサとコイルは消費しません

"循環する"　の説明はちょっと難しくなってしまいますね　何方かの上手な説明を待ちましょう

回答No.1

sego

ブランコなど振り子のもをを考えてください。
ブランコの振り子自由運動＝共振　以外の周期でブランコをゆらすと強力な力（電流）が必要ですが共振すると力は殆ど使わずとも最大で振幅可能です。

測定する場合はコイルやその回路にクランプメータや
磁界測定装置をＬＣＲに変化を及ぼさないように近づけると実測できます。