例題集

$RLC$直並列回路

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図1の回路で電源電圧 $E$ の大きさを一定に保ち,周波数 $f$ を広 範囲に変化させた。 $\omega =0$,$\omega \rightarrow \infty$のときの電流 $I$ の大きさ$|I|$ をそれぞれ 求めよ。 %=image:/media/2014/11/21/141651915143692500.png:図1
電流 $I$ は \begin{eqnarray} I &=& \frac{E} {R_{1}+j\omega L + \frac{R_{2}\frac{1}{j\omega C}} {R_{2}+\frac{1}{j\omega C}} }= \frac{E} {R_{1}+j\omega L + \frac{R_{2}} {1+ j\omega CR_{2}} }\nonumber\\ &=&= \frac{E(1+ j\omega CR_{2})} {(R_{1}+j\omega L)(1+ j\omega CR_{2}) + R_{2}}\nonumber\\ &=& \frac{ E(1+ j\omega CR_{2}) } { (R_{1}+R_{2}-\omega^{2}LCR_{2}) +j\omega (L + CR_{1}R_{2}) }\nonumber\\ \end{eqnarray} となる。よって,大きさは \begin{eqnarray} |I| &=& |E|\sqrt{ \frac{1+ (\omega CR_{2})^{2} }{ (R_{1}+R_{2}-\omega^{2}LCR_{2})^{2} +\omega^{2} (L + CR_{1}R_{2})^{2} }}\nonumber\\ \end{eqnarray} となる。 $\omega\rightarrow \infty$ のとき \begin{eqnarray} |I|&=& \lim_{\omega\rightarrow \infty} |E|\sqrt{ \frac{1+ (\omega CR_{2})^{2} } { (R_{1}+R_{2}-\omega^{2}LCR_{2})^{2} +\omega^{2} (L + CR_{1}R_{2})^{2} }}\nonumber\\ &=& \lim_{\omega\rightarrow \infty} |E|\sqrt{ \frac{(\omega CR_{2})^{2} } {(-\omega^{2}LCR_{2})^{2} +\omega^{2} (L + CR_{1}R_{2})^{2} }}\nonumber\\ &=&\lim_{\omega\rightarrow \infty} |E|\sqrt{ \frac{(\omega CR_{2})^{2} }{ \omega^{4}(LCR_{2})^{2} +\omega^{2} (L + CR_{1}R_{2})^{2} }}\nonumber\\ &=& \lim_{\omega\rightarrow \infty} |E|\sqrt{ \frac{\omega^{2} (CR_{2})^{2} } {\omega^{4}(LCR_{2})^{2} }}\nonumber\\ &=& \lim_{\omega\rightarrow \infty} |E|\sqrt{ \frac{1 }{ \omega^{2}L^{2} }}\nonumber\\ &=& \lim_{\omega\rightarrow \infty} |E|\frac{1}{\omega L} = \lim_{\omega\rightarrow \infty} \frac{1}{\omega}\nonumber\\ &=&\underline{0} ~\rm [A] \end{eqnarray} $\omega = 0$ のとき \begin{eqnarray} |I| &=& |E|\sqrt{ \frac{1+0} {(R_{1}+R_{2}-0)^{2}+0 }}\nonumber\\ &=& |E|\frac{1} {R_{1}+R_{2}}\nonumber\\ &=& \frac{110}{10+1} = \underline{10} ~\rm [A] \end{eqnarray} となる。