過渡現象10【電験3種 理論】定常状態で直流電源を流れる電流の式を求める!令和元年度 A問題7 完全解説

電験3種 理論科目【電磁気(過渡現象)】令和元年度 A問題7 定常はC開放・L短絡、電源はR₂∥R₃を見る

今回は令和元年度 理論科目 A問題7を解説します。3つの抵抗R₁・R₂・R₃、コイルL、コンデンサCが接続された回路にV〔V〕の直流電源をつないだとき、定常状態で直流電源を流れる電流の大きさの式を求める問題です。

定常状態ではコンデンサは開放、コイルは短絡とみなせます。C+R₁の枝は開放(電流0)、L+R₂の枝はR₂だけ、R₃の枝はそのまま。よって電源はR₂とR₃の並列を見ます。

出題のポイント

目次

令和元年度 理論科目 A問題7:問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 理論科目 過渡現象 令和元年度 A問題7 問題文
令和元年度 理論科目 A問題7 問題文

電験3種 理論科目 【電気回路(過渡現象)】 令和元年度 A問題7

 図のように、三つの抵抗R₁〔Ω〕、R₂〔Ω〕、R₃〔Ω〕とインダクタンスL〔H〕のコイルと静電容量C〔F〕のコンデンサが接続されている回路にV〔V〕の直流電源が接続されている。定常状態において直流電源を流れる電流の大きさを表す式として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)V/R3 (2)V÷{1/(1/R1+1/R2)} (3)V÷{1/(1/R1+1/R3)} (4)V÷{1/(1/R2+1/R3)} (5)V÷{1/(1/R1+1/R2+1/R3)}

図 C+R₁・L+R₂・R₃の並列回路とV電源(問題図)
図 C+R₁・L+R₂・R₃の並列回路とV電源(問題図)

ポイント解説:定常はC開放・L短絡、電源はR₂∥R₃を見る

定常状態ではコンデンサは開放(電流を通さない)、コイルは短絡(電流を通す)とみなせます。

C+R₁の枝はC開放で電流0。L+R₂の枝はL短絡でR₂だけ。R₃の枝はそのまま。よって電源はR₂とR₃の並列を見ます。

問題の解説

STEP1 各枝の扱い

C開放→C+R₁枝は電流0。L短絡→L+R₂枝はR₂。R₃枝はR₃のまま。

STEP2 合成抵抗

電源から見た抵抗はR₂∥R₃=1/(1/R₂+1/R₃)。

STEP3 電流を求める

I=V/(R₂∥R₃)=V÷{1/(1/R₂+1/R₃)}。したがって(4)です。

答え:(4)(I=V÷{1/(1/R₂+1/R₃)})

💡 覚え方
定常はC開放・L短絡。C+R₁枝は電流0、L+R₂枝はR₂。電源はR₂∥R₃を見る。

⚠️ よくある間違い
C開放でC+R₁枝は無視。L短絡でL+R₂枝はR₂だけ。R₁は定常電流に無関係。

まとめ

C+R₁枝C開放→電流0
L+R₂枝L短絡→R₂
合成R₂∥R₃
答えV÷{1/(1/R₂+1/R₃)} …(4)

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・定常状態のエネルギーの関連問題:【理論】令和6年度下期A問題5

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