実効値 \(V\) [V], 角周波数 \(\omega\) [rad/s] の交流電圧源、\(R\) [\(\Omega\)] の抵抗 \(R\), インダクタンス \(L\) [H] のコイル \(L\), 静電容量 \(C\) [F] のコンデンサ \(C\) からなる共振回路に関する記述として、正しいものと誤りのものの組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
(a) RLC直列回路の共振状態において、LとCの端子間電圧の大きさはともに0である。
(b) RLC並列回路の共振状態において、LとCに電流は流れない。
(c) RLC直列回路の共振状態において交流電圧源を流れる電流は、RLC並列回路の共振状態において交流電圧源を流れる電流と等しい。
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(5)
(a) 正しい, (b) 正しい, (c) 正しい
要点
正解は(1)。RLC直列共振ではLとCの端子電圧は互いに打ち消し合って電源端子電圧には現れませんが、各素子の端子電圧自体が0になるわけではありません。また、並列共振でもL枝・C枝には電流が流れ、電源電流は直列共振時と同じく \(V/R\) となります。
詳細解説
正解は(1)です。
(a) は誤りです。RLC直列回路が共振すると全体のリアクタンスは 0 になり、電源から見たインピーダンスは抵抗成分だけになります。ただし、L と C のリアクタンスは互いに打ち消し合うだけで、各素子の端子電圧そのものが 0 になるわけではありません。
(b) も誤りです。RLC並列回路が共振すると、L 枝と C 枝には大きさが等しく向きが反対の電流が流れて打ち消し合います。したがって電源電流は小さくなりますが、L と C に電流が流れないわけではありません。
(c) は正しいです。直列共振では電源電流は \(I=V/R\)、並列共振でも電源から見た有効電流は抵抗枝の電流 \(V/R\) となるため、どちらも交流電圧源を流れる電流は等しくなります。
以上より、(a) 誤り、(b) 誤り、(c) 正しい の組合せである選択肢(1)が正解です。
