直列共振回路の実験にて共振周波数の概略値を調べる際の電圧計の動きについて

質問

まず、タイトルが長くて申し訳ありません。

質問なのですが、タイトル通りで、直列共振回路の実験にて共振周波数の概略値を調べる際、10kHz～50kHzの間で調べました。
その時の電圧計の動きは、徐々に電圧が下がっていき、ある点からまた電圧が上がっていく。という動きでした。
このメーターは何故このような動きをしたのでしょうか？

この動きをグラフに描くと谷ができます。

しかし通常共振曲線というのは共振周波数を頂点とした山のグラフができるのではないのでしょうか？それが谷になるというのがよくわからなくてこうやって質問させて頂きました。

駄文申し訳ございません。

回答No.1

foobar · ベストアンサー

1.LC直列共振回路にある周波数ω、振幅Iの電流を流すことを考える。
2.そのとき、LやCにはどんな電圧が現われるか、位相も含めて考える。
3.LC共振回路の両端電圧はどうなっているかを考える。
4.ωが変化したときに、Lの電圧,Cの電圧,全体の電圧がどう変化するか考える。
と、共振回路の挙動がつかめるかと思います。
（最初に直列共振回路のインピーダンスZを計算して、これがωとともにどう変化するか、電流Iを流したときに電圧が周波数によってどう変化するか、を見てもよいかと思います。）

補足

ごめんなさい。ちょっと説明が足りませんでした。

一応、実験のデータがありまして、その実験の方法として
C,Rを設定し、周波数をf=10(kHz)~50(kHz)の範囲で変化させ、各fごとにE=100(mV)に調節し、VRo,VL,VCを測定し、グラフ化したのです。

実験の際は手書きでグラフを作成しましたので、グラフのY軸である電圧の最大値を知らなければうまくグラフが書けません。だから最初に質問に書いた共振周波数の概略値を調べるということをしたのですが、この時の挙動がグラフでいう谷のグラフになってまして、実験中書いた山のグラフと違いが出たので、よく分からなくなった。という始末です。

回答No.5

foobar

ご質問は、
1.共振周波数を求めるために、周波数をスイープして電圧を観測した。
2.各周波数で、各部の電圧を測定した。
1.と2.の実験で、周波数を変えたときの電圧の挙動が異なった
ということでしょうか。
両方の実験で、「同じ条件」の元で実験がされているか、を考えてみられるのがよいかと思います。（たとえば、どちらかではあるパラメータを一定に保つ操作が入っていたけど、もう一方ではそういう操作をしていなかったとか。）

補足

NO.4の方に補足したように、説明がだいぶ悪かったようです。

あれじゃあ「同じ方法」とは言えませんよね。申し訳ございません。

回答No.4

soramist

RLC直列回路の”各素子の”電圧を測った（周波数を変えて）結果、谷が出来たのですね？
その結果をこちらに記載していただけませんか？
例えば・・・
　f(kHz)　　VR　　VL　　VC
　　10　　　xx　　　xx　　　xx
　　20　　　xx　　　xx　　　xx
　　30　　　xx　　　xx　　　xx
　　40　　　xx　　　xx　　　xx
　　50　　　xx　　　xx　　　xx
のように・・・

補足

！！申し訳ございません！
大事なことを忘れていました・・

電源に交流電源を使用していまして、VR,VL,VCを測定する際に、各周波数で交流電源を100mVに設定してから各素子の電圧を測定していました。その結果のグラフはキチンとした山なりのグラフになっていたのです。

問題はその動作をする前で、回路の共振周波数の概略値を調べるということをする動作なのですが。それは
まず10kHzに設定→電圧を100mVに設定→周波数を変更→だんだん電圧が下がっていく→ある点で電圧がまた上がっていく→そのある点が共振周波数

という動作をしたのですが、それをちょっと説明してなくて皆さんを混乱させてしまったのを深くお詫び致します。

このときのメーターの動きはどうしてそうなったのか。というのがもともとの質問内容でした。分かりづらくて申し訳ございません。

回答No.3

Denkigishi

NO1,2の説明で充分事足りるとは思いますが、蛇足を付け加えさせて頂きます。並列共振だと共振点で電圧が山になりますが、直列共振の場合は共振点ではLとCの逆起電力が打ち消しあうので両者を加えるとゼロ即ち谷になります。山となるようなデータを観測したいのであれば電圧ではなく電流を測ってください。

お礼

解答ありがとうございます。

>>山となるようなデータを観測したいのであれば電圧ではなく電流を測ってください

直列での電流と電圧は抵抗が一定値のためV=RIで値が違えども同じような曲線を描くのではないのですか？？

回答No.2

ruto

実験回路がよく分かりませんが、直列回路でのインピーダンスを考えればいいとお思います。共振時はインピーダンスが０でそれよりずれるとインピーダンスが増えていきます。

>通常共振曲線というのは共振周波数を頂点とした山のグラフ・・・
それは並列共振時のことであって、直列共振時ではありません。

補足

実験回路は、単純なRLC直列回路の各素子に電子電圧計を取り付けた簡単なものです。電源は交流電圧源を使用しています。

あと、書き方が悪かったです。
通常時、共振曲線というのは共振周波数での電圧（電流）を頂点とした山のグラフができるものではないか？という内容です。

文章力が無くて申し訳ないです・・