• ベストアンサー

物理 交流電圧について

・電流の最大が10Aの交流電圧が流れていると仮定し、自己インダクタンス L=5.0Hのコイルの両端の電圧の最大値を求めよ。 という問題なんですが、 「電圧の最大値=角周波数 × コイルの自己インダクタンス × 電流の最大値」 で求められますよね? 角周波数が与えられてないのですが・・・・・。なくても求められるんですか? それとも、考え方が全く間違っていますか? 分かる方、説明お願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
回答No.1

電圧の計算には角周波数が要るという点では質問者の解釈は合っていますが、この問題の説明が少し不明瞭です。 (1)電流がインダクタンスに流れていると想像は出来るが、そのことが表現上明確ではない。 (2)最大とは正弦波の定義の最大値なのか、それとも、絶えず変化している実効値の一番大きい値という意味なのか。何故問題かというと、 瞬時値だと、電圧が最大の時と電流が最大の時は同時刻ではないので、結局、何を計算させる問題なのか、出題の意図が分からないのです。

sutomobill
質問者

お礼

進学する大学からの宿題です。 「電流の最大が10Aの交流電圧が流れていると仮定し、自己インダクタンス L=5.0Hのコイルの両端の電圧の最大値を求めよ。」 と、ただそれだけが書いてあり 持っている参考書やインターネットなどを使って調べたんですが、わからないので質問させていただきました。 丁寧な回答に心から感謝申し上げます。 有難うございました。

その他の回答 (2)

回答No.3

>「電流の最大が10Aの交流電圧が流れていると仮定し、自己インダクタンス L=5.0Hのコイルの両端の電圧の最大値を求めよ。」  この程度の問題の出し方であれば、その大学のある地域の電源周波数(50Hzor60Hz)と仮定してとの注釈をつけて、単純に計算したらよいと思います。電流も10Aとしか書いてないので(多分実効値なのでしょうが)、電圧もその辺は触れずにインダクタンスをかけておけばよいのでしょう。

noname#74145
noname#74145
回答No.2

>電流の最大が10Aの交流電圧が流れていると仮定し、自己インダクタンス L=5.0Hのコイルの両端の電圧の最大値を求めよ。         これを          ↓ インダクタンス5,0Hのコイルに周波数f、最大値が10A、の正弦波交流電流が流れている、この時のコイルの両端の電圧(最大値、実効値、平均値のいずれか)を求めよ。 と言うなら答えは出ますがご質問の内容ですと問題としては不備です。 何が問題なのかと言うと 1、どんな波形の電流なのかが分からない、まあ流れからいって正弦波なんでしょうけれど。 2、周波数が書かれていない為にコイルの誘導性リアクタンスが計算できない と言うわけでこの問題自体を採点すれば0点です。

sutomobill
質問者

お礼

やはり、「周波数」 が与えられていないと無理ですよね? さんざん悩んだんですが、安心しました。 ご指導有難うございました。

関連するQ&A

  • 角周波数がωの交流電圧源を持つ交流回路について。

    図のように角周波数がωの交流電圧源を持つ交流回路において、電流Iの大きさが0および、無限大になる角振動数を求める途中式を教えてください。 それぞれ抵抗R1[Ω]、R2[Ω]、インダクタンスL[H]、容量C[F]となります。 よろしくお願いします。

  • 交流の電流、電圧

    抵抗Rの抵抗と自己インダクタンスLのコイルを交流電源に直列に接続したところ 抵抗の両端とコイルの両端の電圧が等しくなった 交流電源の実効値をVeとして抵抗の両端の電圧の実効値を求めよ ただしコイルの抵抗や電源の内部抵抗等は無視する 上の問題でまず疑問に思ったのが、抵抗とコイルの両端の電圧がそれぞれ等しい という表記についてです 直列接続なので電流は共通でありI(t)=√2Iesinωtとおけます ただしIeは電流の実効値でありωは各周波数、tは時間です ここで抵抗の両端電圧をVrとおくとオームの法則より Vr=√2IeRsinωtです またコイルの両端電圧をVlとおくと誘導リアクタンスがωLであるので Vl=√2IeωLcosωtです 問題文よりVr=Vlとなりますが、正弦曲線と余弦曲線なので 完全に重なることはありえません つまりある一点ではVr=Vlとなり得ますが、他の点では等しくなりません 電圧が等しいというのは常に等しいということではないのでしょうか? これが疑問に思ったことの一つ目です また参考書や教科書でよく目にするのですが、ベクトル図で解く解法があります (この場合は複素平面で考えるものではなく単純に電流や電圧の実効値を 基準とした位相のズレをベクトルで表すタイプのものです) あのベクトル図で電圧の合計などが求められるのがよく理解できません 上の例で言えば共通の電流の実効値をIe、 抵抗の両端の電圧の実効値をVer、コイルの両端の電圧の実効値をVel とすると、Ieを横軸にとってベクトル図を書きますよね このときVerはIeと同じ方向に伸ばし、Velは90度反時計回りに伸ばします この合成ベクトルが電源電圧の実効値Veに等しくなるという求め方です 納得できない理由はIeという電流が流れてる時、抵抗の電圧はたしかに Vr=IeRで表されますが、コイルの電圧はVl=IeωLではありませんよね? 一般的な式としては成り立ちますが、Ieという電流が流れてる瞬間は コイルは電圧が先に進むのでVl=0となります にもかかわらずベクトル図ではIeを横軸にとってそれを基準に90度ずらして 合成すると電源電圧の実効値が求まるというのはいささかよく分かりません 以上長文ですが2つの疑問についてご教授願いたいと思います

  • 物理 電気についての質問です。

    先日も質問しましたが、まだよく分からないので教えてください。 問題:電気容量C[F]、自己インダクタンスL[H]のコンデンサーとコイルが並列につながれ、交流電源に接続されている。電源電圧はV=V0sin(2πft)[V]で表され、周波数はf[Hz]は可変であるとする。 この問題で、以下の問が分かりません。 (1)電源から流れる電流が最大となるときの周波数およびこのときの電流の値はいくらになるか求めなさい。 この問題は、よくわかりません。周波数F0=ω0/2π=1/2π√LCですよね・・・。でも、この式だと電流の値とか関係ですし。是非とも、どういう意味なのかを教えてください!問題を解くコツでもよいです。また、先日の回答では最大が最小となるのではないかとの指摘がありましたが、その理由も教えてください。 (2)(1)のときコイルに電流が流れているか、いないかを答えなさい。流れているとすれば、この電流の最大値はいくらかもとめなさい。 これも(1)がわかんないのでよく分かりません。 以上、よろしくお願いします。

  • 物理 電気

    先日はすいません。問題をまるなげしちゃって・・・。 改めて質問です! 問題:電気容量C[F]、自己インダクタンスL[H]のコンデンサーとコイルが並列につながれ、交流電源に接続されている。電源電圧はV=V0sin(2πft)[V]で表され、周波数はf[Hz]は可変であるとする。 (1)コイルとコンデンサーと回路を流れる電流の瞬時値を求めよ。 この問題は、瞬時値を求める問題で、電流の瞬時値は各瞬間のそれぞれの電流の値のことですよね。で、電流の実効値は瞬時値を√2で割ったあたいだから、瞬時値は電源電圧そのままの値を抵抗で割ればよいですよね。だから、コイルのI=V0sin(2πft)/ωL[A]で、コンデンサーのI=V0sin(2πft)×ωC[A]でよいのですか? (2)電源から流れる電流が最大となるときの周波数およびこのときの電流の値はいくらになるか求めなさい。 この問題は、よくわかりません。周波数F0=ω0/2π=1/2π√LCですよね・・・。でも、この式だと電流の値とか関係ですし。是非とも、どういう意味なのかを教えてください!問題を解くコツでもよいです。 (3)(2)のときコイルに電流が流れているか、いないかを答えなさい。流れているとすれば、この電流の最大値はいくらかもとめなさい。 これも、(2)がわかっていないので、解き方が分かりません。それと、いまごろですが、最大値についてが・・・。実効値は最大値を√2で割った値ですよね。そして、最大値は瞬間値の最大値ですよね・・・。この辺りの関係が微妙にわかりません。(1)の問題の瞬間値の考え方はあっているのでしょうか? 以上、よろしくお願いします。

  • 交流回路

    出ていた答えの数字がとてつもない数字で正解かどうかわかりません。教えてください。抵抗、コイル、コンデンサの交流直列回路を電圧6〔V〕、周波数1〔KHz〕交流電源に接続した。抵抗は100〔Ω〕コンデンサの容量は1〔μF〕,コイルのインダクタンスは10〔mH〕であるという。この直列回路に流れる電流をもとめよ。また、電源電圧と電流との位相角はいくらか? ですが、XE=2πfL=0.06〔Ω〕、Xc=1/2πfc=159154.9〔Ω〕 I=V/Z=3.78×10(-5)という答えになりましたが、ただしいのでしょうか?

  • 5.0のコイルに50Hzの交流電圧をかけた

    (1)5.0のコイルに50Hzの交流電圧をかけた時、コイルのリアクタンスはいくらか?また、電流は電圧に対して、位相がどうなっているか? (2)0.20μFのコンデンサーと2.0μHのコイルをつないでつくった振動回路の共振周波数を求めよ。 (3)1200kHzのラジオの電波の波長はいくらか?電波の伝わる速さを、3.0*10^8m/sとする。 以上の3題を解いてください。 お願いします

  • 交流回路の電圧と電流

    いつもお世話になっております。 QNo.1538037の質問と関連しているかもしれません。 (サイエンス社の基礎物理学演習IIのP.91とP.94の問題です。) コイルと電源からなる単純な回路です。 交流電圧がV=V'coswt(注意:wは角周波数)の場合 V'coswt=L(dI/dt) (L:コイルの自己インダクタンス)の微分方程式を解くと I=(V'/wL)sinwt+Cとなります。Cは積分定数です。 ここで[条件]t=0のときI=0を適用すると、C=0となり 電流はI=(V'/wL)sinwtと決まります。 一方、交流電圧がV=V'sinwt(注意:wは角周波数)の場合 V'sinwt=L(dI/dt) を解くと I=-(V'/wL)coswt+Cとなります。Cは積分定数です。 ここで[条件]t=0のときI=0を適用すると、C=V'/wLとなり、 I=-(V'/wL)coswt+V'/wL となると思いますが、解答ではI=-(V'/wL)coswtとなっています。 なぜCの値をゼロにしているのかが分かりません。 Cの値は直流成分なので、交流回路では考えなくても良いということなのでしょうか。アドバイスをよろしくお願いいたします。

  • 交流のインダクタンス計算について

    交流のインダクタンス計算について お世話になります。 コイルのインダクタンスの周波数特性を調べています。 コイルは平角線を用いてフェライトコアに分散ギャップをもうけたものを使っています。 LCRメータでは低周波(100Hz以下)のデータがどうも正確なデータとは思えず,他の方法でいろいろと調べています。 質問は3つほどになります。 1.コイルのインピーダンスの値とそのときの周波数,電圧電流の位相を調べ, sinθ=ωL/Im(インピーダンス)の式で計算してみましたが,値がほとんど合いません。 何か見落としていると思われる点はありますか?  2.Tanθ=ωL/Rからの式では事前に調べた直流抵抗を代入して計算したところ, 0°~45°までの範囲はもっともらしい値を示しましたが45度以上の値は もっともらしい値よりも増えてしまいます。 その原因はなぜでしょうか?(直流の抵抗値は低域なので変化するとは思えません)  3.コイルのインダクタンスの周波数特性として,低域(50Hz近傍)の値が持ち上がることがありえるのでしょうか? その原因などご存知でしたらご教授ください。よろしくお願いします。

  • 物理 交流LCR回路の問題について

    次の問題の(2)が解けません(><) (1)で求めた微分方程式から電流のIの式を求めて解けば出来そうなのですが、求めることができません。 どなたか分かる方教えていただけると嬉しいです。 下図のように大きさRの抵抗、容量Cのコンデンサー、及びインダクタンスLのコイルを直列に接続した回路がある。 (1)回路に入力する電圧をE、回路を流れる電流をIとするとき、EとIの関係を表す微分方程式をたてよ。 〈解答〉 Ld^2I/dt^2+RdI/dt+I/C=dE/dt で合ってると思います… (2)R=200Ω、L=10Hとし、入力電圧Eを50Hzの交流電圧とする。この時回路に流れる電流IはCにより変化する。 電流Iの実効値を最大にするCの大きさを求めよ。 よろしくお願いします(_ _)

  • 自己インダクタンスについて

    自己インダクタンスについて トロイダルコアに導線を二組巻いたトランスを用いて相互インダクタンスを測定します。相互インダクタンスは1次側に流れる電流の時間変化と2次側に発生する電圧から求められるので、2次側に何も接続してないとき1次側に周波数f振幅I1の正弦波電流を流すと2次側に電圧V2が発生するとき、相互インダクタンスMは、 M=-V2/(dI1/dt)=-V2/(2πfI1)=-V2R1/(2πfV1) で求められます。抵抗R1の両端の電圧V1と2次側に発生する電圧V2を測定すると相互インダクタンスMが求められます。 この場合、1次側のコイルの自己インダクタンスL1と2次側の自己インダクタンスL2はどのように求められますか? しかし、結合定数は分らないものとします。 1次側ではコイルと抵抗は直列に接続されています。