例題集

共振角周波数

知識・記憶レベル   難易度:
図1の回路について,以下の問いに答えよ。 \begin{enumerate} \item (1) 直列共振角周波数 $\omega_{SR}$を求めよ。 \item (2) 並列共振角周波数 $\omega_{PR}$ を求めよ。 \end{enumerate} %=image:/media/2014/11/22/141660079140539400.png:図1
\begin{enumerate} \item (1) 直列共振角周波数を求める。 インピーダンスは, \begin{eqnarray} Z &=& \frac{j\omega L_{2}\left(j\omega L_{1}+ \frac{1}{j\omega C_{1}}\right) }{ j\omega L_{2} + \left(j\omega L_{1}+ \frac{1}{j\omega C_{1}}\right) } \nonumber\\ &=& \frac{j\omega L_{2}\left(\omega L_{1} - \frac{1}{\omega C_{1}}\right) }{ \omega L_{2} + \left(\omega L_{1}- \frac{1}{\omega C_{1}}\right) }\end{eqnarray} となる。虚数成分は分子しかなく, 虚数成分が$0$になるとき,$Z$は最小になるので \begin{eqnarray} \omega_{SR} L_{1} - \frac{1}{\omega_{SR} C_{1}} = 0 \end{eqnarray} となればよい。よって, \begin{eqnarray} \underline{\omega_{SR}= \frac{1}{\sqrt{L_{1}C_{1}}}} \end{eqnarray} である。 \item (2) 並列共振角周波数を求める。 アドミタンスは,インピーダンスの逆数で \begin{eqnarray} Y &=& \frac{1}{Z} = \frac{ \omega L_{2} + \left(\omega L_{1}- \frac{1}{\omega C_{1}}\right) }{j\omega L_{2}\left(\omega L_{1} - \frac{1}{\omega C_{1}}\right) }\end{eqnarray} となる。$Y$が最小になるのは,分子が$0$になるときなので, \begin{eqnarray} \omega_{PR} L_{2} + \left(\omega_{PR} L_{1}- \frac{1}{\omega_{PR} C_{1}}\right)= 0 \end{eqnarray} となればよい。よって, \begin{eqnarray} \omega_{PR}(L_{1}+L_{2}) = \frac{1}{\omega_{PR} C_{1}}\nonumber\\ \Rightarrow~~\underline{\omega_{PR} = \frac{1}{\sqrt{(L_{1}+L_{2})C_{1}}}} \end{eqnarray} となる。 \end{enumerate}