第三種電気主任技術者・2024年度 上期・理論

2024年度 上期 理論 問15(b)

図の交流回路において、回路素子は、インダクタンス LL のコイル又は静電容量 CC のコンデンサである。この回路に正弦波交流電圧 v=500sin⁡(1000t)v = 500\sin(1000t) [V] を加えたとき、回路に流れる電流は、i=−50cos⁡(1000t)i = -50\cos(1000t) [A] であった。このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

この回路素子に蓄えられるエネルギーの最大値の値[J]として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
インダクタンスの場合には 12Li2\dfrac{1}{2}Li^2、静電容量の場合には 12Cv2\dfrac{1}{2}Cv^2 のエネルギーが蓄えられるものとする。

2024年度 上期 理論 問15(b)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2024年度 上期 理論 問15(b)

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正答:(3)

要点

正解は(3)。コイルに蓄えられる最大エネルギーは W=12LI2W=\dfrac12LI^2 です。(a) で求めた L=10 mHL=10\ \mathrm{mH} と電流最大値 50 A を入れると 12.5 J になります。

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コイルのエネルギー式 W=12LI2W=\dfrac12LI^2 を、(a) で求めたインダクタンスにそのまま適用する問題です。

コイルに蓄えられるエネルギーの最大値 WmaxW_{max} は、電流が最大値 ImI_m のときです。
Wmax=12LIm2=12×0.01×(50)2W_{max} = \dfrac{1}{2} L I_m^2 = \dfrac{1}{2} \times 0.01 \times (50)^2
Wmax=0.005×2500=12.5 JW_{max} = 0.005 \times 2500 = 12.5 \text{ J}

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