戻る
例題集 / 電気・電子 / 電気回路 / 重ね合わせ
図1の回路について,電流 $I_{1}$ を重ね合せの理を用い
て求め,フェーザ表示で示せ。ただし,下記の値を用いること。
\begin{eqnarray*}
&&E_{1} = 10\angle 0^{\circ}~\rm [V],~
E_{3} = 5\angle 90^{\circ}~\rm [V]\\
&&R_{1}=1~[\Omega],~
jX_{L}=j2~[\Omega]\\
&&-jX_{C}= -j2~[\Omega],~
R=1~[\Omega],~
jX = j~[\Omega]
\end{eqnarray*}
%=image:/media/2014/11/21/141651446052485200.png:図1
解答例・解説
図2のように,電流 $I_{1}'$,$I_{2}'$,$I_{3}'$ を定義する。
図2のように電源 $E_{1}$ のみを考える。
\begin{eqnarray}
E_{1} &=& \left(
R_{1} + \frac{jX_{L}(R+jX-jX_{C})}{jX_{L}+(R+jX-jX_{C})}
\right)I_{1}'
\end{eqnarray}
値を代入する。
\begin{eqnarray}
10 &=& \left(
1 + \frac{j2(1+j-j2)}{j2+(1+j-j2)}
\right)I_{1}'\nonumber\\
10&=& \left(
1 + \frac{j2(1-j)}{j2+(1-j)}
\right)I_{1}'\nonumber\\
10&=& \left(
1 + \frac{2+j2}{1+j}
\right)I_{1}'\nonumber\\
10&=&
\frac{3+j3}{1+j}I_{1}'
= 3I_{1}'
\end{eqnarray}
よって,
\begin{eqnarray}
I_{1}' = \frac{10}{3}
\end{eqnarray}
図3のように電源 $E_{3}$ のみを考える。
\begin{eqnarray}
E_{3} &=& \left(
R+jX-jX_{C} + \frac{jX_{L}R_{1}}{R_{1}+jX_{L}}
\right)I_{3}''\nonumber\\
I_{3}''&=& \frac{E_{3}}{R+jX-jX_{C} + \frac{jX_{L}R_{1}}{R_{1}+jX_{L}}}
\end{eqnarray}
分流の法則から
\begin{eqnarray}
I_{1}'' &=&
\frac{jX_{L}}{R_{1}+jX_{L}}I_{3}''\nonumber\\
&=&
\frac{jX_{L}}{R_{1}+jX_{L}}\frac{E_{3}}{R+jX-jX_{C} + \frac{jX_{L}R_{1}}{R_{1}+jX_{L}}}\nonumber\\
&=&
\frac{jX_{L}E_{3}}
{(R_{1}+jX_{L})(R+jX-jX_{C}) + jX_{L}R_{1}}\nonumber\\
\end{eqnarray}
値を代入する。
\begin{eqnarray}
I_{1}''&=&
\frac{j2\times j5}
{(1+j2)(1+j-j2) + j2}\nonumber\\
&=&
\frac{-10}
{(1+j2)(1-j) + j2}\nonumber\\
&=&
\frac{-10}
{1+2+j+j2}
=\frac{-10}{3+j3}
\end{eqnarray}
よって,重ね合せの理を用いる。
\begin{eqnarray}
I_{1} &=& I_{1}' + I_{1}''
=\frac{10}{3} + \frac{-10}{3+j3}\nonumber\\
&=& \frac{10(3+j3)-30}{3(3+j3)}
= \frac{j30}{3(3+j3)}\nonumber\\
&=& \frac{j10}{3+j3}
=\frac{10\angle 90^{\circ}}{3\sqrt{2}\angle 45^{\circ}}
=\underline{\frac{5\sqrt{2}}{3}\angle 45^{\circ}}~\rm [A]
\end{eqnarray}
%=image:/media/2014/11/21/141651446162242300.png:図2
%=image:/media/2014/11/21/141651446271132300.png:図3