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第三種電気主任技術者・2015年度・理論

2015年度 理論 問10

静電気・コンデンサ静電気静電容量

問題文

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図のように、直流電圧 E E [V] の電源、抵抗 R R [Ω \Omega ] の抵抗器、インダクタンス L L [H] のコイルまたは静電容量 C C [F] のコンデンサ、スイッチSからなる2種類の回路（RL回路、RC回路）がある。各回路において、時刻 t=0 t=0 s でスイッチSを閉じたとき、回路を流れる電流 i i [A]、抵抗の端子電圧 vr v_r [V]、コイルの端子電圧 vl v_l [V]、コンデンサの端子電圧 vc v_c [V]の波形の組合せを示す図として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
ただし、電源の内部インピーダンス及びコンデンサの初期電荷は零とする。

2015年度 理論 問10の問題図1

出典：第三種電気主任技術者 2015年度 理論 問10

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正答：(2)

要点

正解は(2)。過渡現象の基本特性を確認します。 RL回路: ・ スイッチON直後、コイルは電流変化を妨げるため開放（オープン）として振る舞います。i=0 i=0 、vr=0 v_r=0 。

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正解は(2)です。
過渡現象の基本特性を確認します。
・RL回路:
・スイッチON直後、コイルは電流変化を妨げるため開放（オープン）として振る舞います。i=0 i=0 、vr=0 v_r=0 。KVLより vl=E v_l = E 。
・定常状態ではコイルは短絡とみなせます。i=E/R i=E/R 、vr=E v_r=E 、vl=0 v_l=0 。
・よって、i i と vr v_r は0から立ち上がり、vl v_l は E E から0へ減少します。
・RC回路:
・スイッチON直後、コンデンサは電圧差0のため短絡（ショート）として振る舞います。i=E/R i=E/R 、vr=E v_r=E 。KVLより vc=0 v_c = 0 。
・定常状態ではコンデンサは充電され開放となります。i=0 i=0 、vr=0 v_r=0 、vc=E v_c=E 。
・よって、i i と vr v_r は最大値から0へ減少し、vc v_c は0から E E へ立ち上がります。
この組み合わせと合致するのは選択肢(2)です。
(2)の図：
RL回路: i i 上昇, vr v_r 上昇, vl v_l 下降(初期値E)。
RC回路: i i 下降(初期値E/R), vr v_r 下降(初期値E), vc v_c 上昇。

波形図では、スイッチ投入直後と十分時間が経過した後の値を読むのが決め手です。RL回路では電流が0から増加しコイル電圧が減衰し、RC回路ではコンデンサ電圧が0から電源電圧へ近づくため、初期値と最終値で候補を落とせます。

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