次の文章は、単相半波ダイオード整流回路に関する記述である。
抵抗とリアクトルとを直列接続した負荷に電力を供給する単相半波ダイオード整流回路を図1に示す。スイッチSを開いて運転したときに、負荷力率に応じて負荷電圧 \( e_d \) の波形は図2の (ア) となり、負荷電流の波形は図2の (イ) となった。次にスイッチSを閉じ、環流ダイオードを接続して運転したときには、負荷電圧 \( e_d \) の波形は図2の (ウ) となり、負荷電流の流れる期間は、スイッチSを開いて運転したときよりも (エ) 。
[図1: 単相半波整流回路。負荷と並列に、スイッチSとダイオードが直列になった枝がある]
[図2: 波形群。波形1は正弦波の正の半波(負側なし)。波形2は波形1と同様。波形3は負の電圧まで突き抜けている。波形4,5は電流波形]
上記の記述中の空白箇所 (ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
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要点
正解は(2)。スイッチSが開いているとき（還流ダイオードなし）： インダクタンス \( L \) の影響で電流が遅れるため、電源電圧が負になっても電流がしばらく流れ続けます。この間、負荷電圧 \( e_d \) は電源電圧に従って負側まで現れるので、(ア) は 波形1 です。
詳細解説
正解は(2)です。
スイッチSが開いているとき（還流ダイオードなし）：
インダクタンス \( L \) の影響で電流が遅れるため、電源電圧が負になっても電流がしばらく流れ続けます。この間、負荷電圧 \( e_d \) は電源電圧に従って負側まで現れるので、(ア) は 波形1 です。
電流はインダクタンスにより遅れが生じるため、波形5（非正弦波で遅れている）となります。
スイッチSが閉じているとき（還流ダイオードあり）：
電源電圧が負になろうとすると還流ダイオードが導通し、負荷電圧 \( e_d \) は0Vにクランプされます。これは波形2（負側がなく0Vになる）に相当します。
還流ダイオードがある場合、インダクタに蓄えられたエネルギーが還流回路を通して消費されるため、電源電圧の負部分による逆電圧（電流を急速にゼロにする働き）がなくなり、電流はより長く流れ続けます（(エ)長くなる）。
論理的に (ウ)が波形2（還流ダイオードの効果）、(エ)が「長くなる」であることから、正答は(2)となります。
以上より、選択肢(2)が正解です。
