RLC直列共振回路の回路の瞬時値と各素子の電圧の式
- RLC直列共振回路において、共振周波数の正弦波交流電圧を印加した場合、回路に流れる電流と各素子の両端の電圧の瞬時値を求める。
- 回路に流れる電流は、電源の周波数が共振周波数のときは最大値を持つ。
- R、L、Cの各素子の両端の電圧は、それぞれ抵抗の電圧、インダクタンスの電圧、キャパシタンスの電圧で表される。
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共振回路のある問題。
【 RLC直列共振回路において、回路に共振周波数の正弦波交流電圧 v(t) = √2・V0sin(ωt) を印加したとき、回路に流れる電流とL,C,R各素子の両端の電圧の瞬時値を現す式を求めよ。ただしV0は周波数によらず６Vであり、L=0.5mH,C=20pF,R=10Ωとする。 】 という問題があるのですが、解答で 【 回路に流れる電流は、電源の周波数が共振周波数のときは I = V0/R = 6 】 とあり、これは分かるのですが、その次に 【 これを用いると、R,L,Cの両端の電圧は、各々 VR = RI VL = jωLI VC = I/jωC 】 とあるのですが、ここが分かりません。共振周波数のときはIが最大のときなんですよね？そのときはコンデンサーとコイルのインピーダンスが両方無くなるときだったような気がするのですが、そうすると、上のような計算はできないと思うのですが…？ よろしくお願いします。
- nabewari
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- 物理学
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共振周波数のときは確かにIは最大になりますが、 それは回路のインピーダンスが最小になっているということ。 このときコンデンサとコイルのインピーダンスはなくなっているわけではなくて、 互いに打ち消しあってるという感じです。 コイルのインピーダンスはjωL コンデンサのインピーダンスは1/jωC これは交流回路なら変わりません。 ただ共振周波数においてはこれらのインピーダンスを合わせると0になるというだけです。 つまりjωL＋1/jωC＝j(ωL－1/ωC)＝0です。 このときコイルとコンデンサの分のインピーダンスは0なので無視して、抵抗の分だけを考えて計算して電流を求めているわけです。
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