高校物理「電気」ＲＬＣ直列回路の周波数と電圧�A

高校物理「電気」ＲＬＣ直列回路の周波数と電圧�A

◆問題
参考図のＲＬＣ直列回路で、Ｒは４０Ωの抵抗、Ｌはコイル、Ｃはコンデンサーで、リアクタンスはそれぞれ５０Ω，２０Ω。電源は１００Ｖ，５０Ｈｚの交流電源とする。
グラフは、この回路を流れる電流と時間の関係を表すものとする。

(1) 交流の周波数は何Ｈｚか求めよ。

(2) 抵抗Ｒ，コイルＬ，コンデンサーＣに加わる電圧の最大値はそれぞれ何Ｖか求めよ。


参考図

ａ　　　　　　　ｂ
┌─Ｒ─Ｌ─Ｃ─┐
│　　　　　　　│
│　　　　　　　│
└───電源──┘
　　100V, 50Hz

◆解説

電流と電圧は比例するので、電圧が最大になるときは、電流が最大の場合を考えます。
グラフから、電流の最大値はＩ₀＝４．０Ａですね。

つまり、抵抗、コイル、コンデンサーそれぞれ、４．０Ａの場合の電圧を求めればＯＫです！

Ｖ_R＝Ｉ₀Ｒ＝４．０×４０＝１６０
Ｖ_L＝Ｉ₀Ｘ_L＝４．０×５０＝２００
Ｖ_C＝Ｉ₀Ｘ_C＝４．０×２０＝８０

有効数字を２桁とすれば、

Ｖ_R＝１．６×１０²[Ｖ]
Ｖ_L＝２．０×１０²[Ｖ]
Ｖ_C＝８０[Ｖ]


次の問題→インピーダンス


◆関連問題
インピーダンスの基本問題
ＲＬＣ直列回路(数値が与えられている場合)

◆関連項目
交流電流、実効値
インピーダンス、リアクタンス
電気・磁気まとめ


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