電圧パルスを通電した時に、抵抗で消費されるエネルギーの問題

このQ&Aのポイント
  • 50Ωの負荷抵抗に通電した場合、抵抗で消費されるエネルギーは何〔J〕か。
  • 変形矩形パルス波についての解法が分からない。
  • 解法について教えてください。
回答を見る
  • ベストアンサー

電圧パルスを通電した時に、抵抗で消費されるエネルギーの問題

電圧パルスを通電した時に、抵抗で消費されるエネルギーの問題 図のような波形の電圧パルスを50Ωの負荷抵抗に通電した場合、抵抗で消費されるエネルギーは何〔J〕か。           2KV                           | ̄ ̄ ̄ ̄ ̄|            |     |            |     |    4     ――――――――――――      |      _______ →〔ms〕            0 2 |   | |_____|          -1KV この様な、変形矩形パルス波ですので、どう解いてよいのか分かりません。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
  • sinisorsa
  • ベストアンサー率44% (76/170)
回答No.1

瞬時電力p(t)は、電圧e(t)と電流i(t)の積で与えられますから、抵抗をRとすれば、 p(t)=e(t)^2/R これを時間で積分すればよい。 エネルギーE=∫p(t) dt=(1/R)∫e(t)^2 dt 後は、ご自分でどうぞ。

kontanuki7
質問者

お礼

非対称波形でしたので、どうの様にしたらよいのか見当がつきませんでしたが、これで良く分かりました。ありがとうございました。

関連するQ&A

  • パルス電源における抵抗の耐電圧

    先日,こちらでパルス電源における抵抗の消費電力について質問しました. http://okwave.jp/qa5333150.html を参照願います. そこで,抵抗の材料はマンガニンが良く,消費電力が10~15倍まで問題ないのではという回答をいただきました. では,耐電圧ではどうなのでしょうか? あくまでも例ですが,抵抗10Ωに電流1000Aがパルス幅20usで流れた場合. 消費電力は200Wで,抵抗の消費電力は20W程度のものを使用して問題ないでしょうが, 電圧は10kVかかっています.さすがに耐電圧10kVのものを用意する必要はないと思いますが, 耐電圧がどれくらいのものまでなら使用できるのでしょうか? よろしくお願いいたします.

  • コンデンサに蓄えられるエネルギーと抵抗での消費エネルギー

    電気回路の基礎だと思うのですが、コンデンサに蓄えられる エネルギーと抵抗で消費されるエネルギーは同じですよね。 それで試しに計算してみたのですが、どうも違う値が出てしまいます…。 そこで、私の計算が間違っているのかどうかご指南していただきたいと思い 質問させていただきました。 直流電圧17[kV]にR=60[kΩ],C=1[mF]を直列に接続した回路を考えた場合で、 コンデンサ充電電圧が5[kV]になったら直流電圧が切り離される 回路を考えます。 コンデンサに蓄えられるエネルギーは1/2*C*V^2ですからWc=12500[J]となります。 次に抵抗で消費されるエネルギーなんですが、I^2*R*tで表されますので、 回路に流れる電流値I=V/R*exp(-1/RC*t)を二乗しまして、 それにRをかけてコンデンサに5[kV]たまるまでの時間までの間を 積分しました。 そうすると消費されるエネルギーはWr=76090となりました。 少しあらい積分なので多少の誤差は出るものだとは思いますが さすがに5倍以上の誤差はどうかと思います。 しかし、私の計算が間違ってる可能性も十分にありますので、 どこか間違っていましたらご指摘くださいますようお願いします。

  • パルス応答 電圧と電流の立ち上がり方

    パルス応答波形で困っています。 2段のトランジスタ回路に対して、パルスを入力して直流電圧を出力しました。このとき、100nsオーダーでみると出力電圧立ち上がり時にパルス(ノイズ?)が入っています。また、電流も同様です。また、このパルス電圧出力波形は、出力電流が少し流れ始めたところで急峻にピーク値をとります。その後、電流がジワっとピークに向かいます。 なぜ、電流がほとんど流れてないのに電圧が急峻にピークになるのでしょうか?どのような要素が関係しているか想像つきません。ただ、電流がピークをもつのは、どこかに容量成分が抵抗成分に対して並列にあることまでは想像つきます。 負荷はブラックボックスにさせてください(いろいろ部品がありよくわからない)。 ただし、負荷の変わりに、出力端子に100Ωの抵抗のみをつけると、電圧と電流の立ち上がりかたは同じでした(電圧と電流が最大となる時刻が一致)。このことから、ブラックボックスの負荷に上記電圧と電流の立ち上がり方を決める要素があると推測しています。 以上、ご教授願います。

  • 高電圧抵抗の抵抗値範囲とは何ですか?

    高電圧パルス回路をいじってます。そこで40kV, 200W程度に耐えうる抵抗を探していたところKOA社製の抵抗がよいということを知りました。 http://www.koaproducts.com/pdf/p.pdf この抵抗には抵抗値に範囲があります。例えば500~5GΩというように一定の値ではありません。 製品を見ますと、可変抵抗器のようには見えず、単に長い棒に導線がまきつけてあるだけのように見えるのですが、抵抗値は何によって決まるのでしょうか? またKOA以外で高電圧抵抗を取り扱っているところをご存じであれば教えて頂ければ助かります。

  • 高電圧抵抗器 教えてください

    12000Vのパルス電圧を分圧で5Vまで降圧したく 1/2Wの抵抗10MΩ+10MΩ+3.9MΩと10KΩで分圧したところ、5Vを得ることができたのですが、パルス電圧が発生する時に最初の10MΩからリークが発生し火花がでました。このリークは高電圧抵抗器なら回避できると思い3Wか4Wで下記の構成が組める高電圧抵抗器を探しておりますが購入先をご存じの方お願いします。  5Vを得るために20MΩ+4MΩ、又は4MΩに近い3.9MΩと10KΩで分圧 5Vはマイコンのアナログ入力端子に接続し、電圧をデジタル表示させようと思いますので、プローブでの降圧でなく抵抗で行いたいと思います、

  • 電圧計そのものの抵抗値は?

    100Ωの負荷と電圧計が直列につながっていて、100Vの交流を電源として、回路を閉じた場合、電圧計はいくつを示すか?という問題で、答えは100Vでした。 電圧計の抵抗は非常に大きいので、ほとんどすべてがそちらに流れるとの解説でしたが、実際問題電圧計の抵抗ってどれくらいなのでしょうか? 電圧計をテスタで抵抗値を計ればそれが解答になりますか?テスタが1個しかないので実験できないのですが・・・?

  • パルス回路の発熱について

    大学の研究でPFNのコンデンサーバンクを製作しています. 仕様は 最大印加電圧 5 kV,最大ピーク電流 10 kA,最大パルス電流幅 20 usなのですが, PFNの整合抵抗 250 mΩの選定で迷っています. 参考にしている論文では,最大印加電圧 1.5 kV,最大ピーク電流 3.3 kA,最大パルス電流幅 1 msなので, 200 mΩの場合,消費電力は200 mΩ x 3.3 kA^2 x 1 ms=2178 W となるはずですが, 整合抵抗は200 mΩの500 Wを使用されています. パルス回路の場合,消費電力はそんなに気にしなくていいのでしょうか? また,PFNの整合抵抗 250 mΩの消費電力はどれくらいのものにすればいいのでしょうか? よろしくお願いいたします.

  • 電圧計が消費するエネルギー

    可動コイル形の電圧計(電流計)の指針が、振れるのに 要するエネルギー(被測定物から得るエネルギー)は、 1、指針可動時(針が動いている時)は、 バネの伸び縮みに対する仕事(運動エネルギー)+コイルの抵抗が消費するエネルギー 2、指針停止時(針がある値を指して止まっている時)は、 コイルの抵抗が消費するエネルギー、のみ 3、つまり、超伝導のコイルができたとしても、 そのコイルは可動コイル形計器には使用できない? 抵抗ゼロでは分圧器、分流器は使えないので、 結局、コイルに直列に抵抗を繋いで使用することになる ので、超伝導コイルにする意味が無い? と、考えて良いのでしょうか? 上記、コイルとは、可動コイル形計器の基本構造 部分のコイルのことです。また、分圧(分流)器 の抵抗などは、この際考えないものとします。 以上、ご教示頂ければ幸いです。

  • 高電圧パルス回路と充電抵抗について

    以前知り合いから炭酸ガスレーザーを頂いたのですが、充電抵抗が壊れていて動かないことが分かりました。それ以外の部分は生きているようです。 取説を読みますと、Charging Resistor 20 k (充電抵抗 20kΩ)の部分で、部品リストを見ますとResistor (Discharge) RPC, BBMW, 1meg, ±10 % (4/series) とありましたので、1MΩで高電圧(40kV)程度に耐えうる抵抗を4つ直列につなげば良さそうなのですが..... そもそも充電抵抗とはどのような抵抗を選択すればよいのでしょうか。 いわゆるホーロー抵抗やセメント抵抗ではダメなのでしょうか? ご教示頂ければ助かります。

  • TEM線路を伝搬する直流パルス波のエネルギー

    直流パルスを同軸線路で送ることを考えます。同軸線路の特性インピーダンスと同じ入出抵抗を接続します。さらに直流パルスと同じ電圧を持つ電圧を逆バイアスとしてあらかじめかけておきます。図では中心導体にー100Vをかけるという絵になっています。同軸線路長をパルスが継続する時間より十分長いとして同図は描かれています。 パルスが線路の中心付近を通過するときの絵を表しましたが電気エネルギーの総量がパルスを入れる前よりも少ないことに気が付きました。あわてています。絵の描き方が悪いのか、あるいは紺のような場合同軸にパルスが入らないのかわかりません。また電磁エネルギーが流れるとき必ず発生するポインティングベクトルありません。どこで間違ったのでしょうか。よろしくお願いします。