平成27年度 電験3種 理論 問10の解説

【必要な知識】
 過渡現象(急に電圧をかけたり、取り除いたりしたときから十分時間がたち定常状態に達するまでのコイルやコンデンサ等の素子にかかる電圧、電流の変化)

【解説】
 コイルやコンデンサに急に直流電圧をかけたときの電圧や電流の変化の仕方を知っておけば簡単に答えられる。

 コイルは、急激な電流変化に比例してその変化を抑える方向に逆起電力が発生するため、ある一定の傾きをもって電流が増加し始める。その後電流の変化が緩やかになるにしたがって逆起電力も小さくなり、定常状態に達すると電流変化がゼロとなり逆起電力も0となる。逆起電力がゼロになるのでコイル部分は短絡した状態になる。

 コンデンサは、電圧がかかった当初はコンデンサに電荷が貯蔵される(充電される)ため電流が一気に流れ始めるが、時間がたつごとに電極が電荷で満たされるため、電流は流れなくなっていく。Q=CVを満たす電荷が充電されると、電流は流れなくなる。定常状態ではコンデンサ部分は断線した状態として扱える。

 問題のRL回路、RC回路のR部分にかかる電圧は、オームの法則に従い回路に流れる電流が大きくなれば高く、少なくなれば低くなる。

 これらの変化を表したグラフになっているのは(2)である。

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