第三種電気主任技術者・2023年度 下期・理論

2023年度 下期 理論 問8

図のような交流回路において、電源の周波数を変化させたところ、共振時のインダクタンス LL の端子電圧 VLV_{L} は 314V314 \mathrm{V} であった。共振周波数の値 [kHz]\mathrm{[kHz]} として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
(回路定数:L=10mHL=10 \mathrm{mH}, R=0.5ΩR=0.5 \Omega, 電源電圧 1V1 \mathrm{V})

2023年度 下期 理論 問8の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2023年度 下期 理論 問8

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正答:(2)

要点

正解は(2)。直列共振時は回路電流が V/RV/R となり、インダクタ電圧は VL=ωLIV_L=\omega L I で求まります。電源電圧より大きい端子電圧が生じ得る点が要点です。

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この問題では、共振時の電流を抵抗だけで求め、その電流を VL=ωLIV_L=\omega L I に入れてインダクタの端子電圧を出します。

直列共振時、インピーダンスは抵抗 RR のみとなり、電流 I=V/R=1/0.5=2AI = V/R = 1/0.5 = 2 \mathrm{A} となります。
インダクタンスの端子電圧 VLV_L は VL=ωLIV_L = \omega L I で与えられます。
314=ω×(10×10−3)×2314 = \omega \times (10 \times 10^{-3}) \times 2
314=0.02ω314 = 0.02 \omega
ω=15700rad/s\omega = 15700 \mathrm{rad/s}
周波数 f=ω2π=157002×3.14=2500Hz=2.5kHzf = \dfrac{\omega}{2\pi} = \dfrac{15700}{2 \times 3.14} = 2500 \mathrm{Hz} = 2.5 \mathrm{kHz}。

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