単相交流13【電験3種 理論】RLC直列共振回路の特徴（インピーダンス・位相）を理解する！令和5年度上期 A問題8 完全解説

今回は令和5年度上期 理論科目 A問題8を解説します。RLC直列共振回路について、共振時のインピーダンス・電流や、共振周波数より低い/高い周波数での回路の性質と位相に関する空欄補充問題です。

直列共振ではXL＝XCで打ち消し合い、Z＝R（最小）・電流最大。共振より低い周波数は容量性（電流が進み）、高い周波数は誘導性（電流が遅れ）になります。

出題のポイント

令和5年度上期 理論科目 A問題8：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 【電気回路（単相交流）】 令和5年度上期 A問題8

　次の文章は、RLC直列共振回路に関する記述である。R〔Ω〕の抵抗、インダクタンスL〔H〕のコイル、静電容量C〔F〕のコンデンサを直列に接続した回路がある。この回路に交流電圧を加え、その周波数を変化させると、特定の周波数f_r〔Hz〕のときに誘導性リアクタンス＝2πf_rL〔Ω〕と容量性リアクタンス＝1/(2πf_rC)〔Ω〕の大きさが等しくなり、その作用が互いに打ち消し合って回路のインピーダンスが（ア）なり、（イ）電流が流れるようになる。この現象を直列共振といい、このときの周波数f_rをその回路の共振周波数という。回路のリアクタンスは共振周波数f_rより低い周波数では（ウ）となり、電圧より位相が（エ）電流が流れる。また、共振周波数f_rより高い周波数では（オ）となり、電圧より位相が（カ）電流が流れる。

上記の記述中の空白箇所（ア）〜（カ）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。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）	（オ）	（カ）
(1)	大きく	小さな	容量性	進んだ	誘導性	遅れた
(2)	小さく	大きな	誘導性	遅れた	容量性	進んだ
(3)	小さく	大きな	容量性	進んだ	誘導性	遅れた
(4)	大きく	小さな	誘導性	遅れた	容量性	進んだ
(5)	小さく	大きな	容量性	遅れた	誘導性	進んだ

ポイント解説：共振でZ最小・電流最大、低域は容量性・高域は誘導性

直列共振ではXL＝XCで打ち消し合い、インピーダンスはR（最小）になり、電流は最大になります。

共振周波数より低い周波数では容量性リアクタンスが勝って容量性（電流は電圧より進み）、高い周波数では誘導性が勝って誘導性（電流は遅れ）になります。

問題の解説

STEP1　（ア）（イ）共振時

XL＝XCで打ち消し合いZ＝R。Zは小さく（ア）なり、電流は大きな（イ）値になります。

STEP2　（ウ）（エ）共振より低い周波数

低い周波数ではXC＞XLで容量性（ウ）。容量性では電流が電圧より進んだ（エ）位相になります。

STEP3　（オ）（カ）共振より高い周波数

高い周波数ではXL＞XCで誘導性（オ）。誘導性では電流が電圧より遅れた（カ）位相。よって(3)です。

答え：(3)（小さく・大きな・容量性・進んだ・誘導性・遅れた）

まとめ

(ア)(イ)	Z小さく・電流大きな
(ウ)(エ)低域	容量性・進んだ
(オ)(カ)高域	誘導性・遅れた
答え	(3)

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