令和3年度 電験3種 理論 問10の過去問解説

令和3年度 電験3種 理論 問10

開放電圧が$V\left[\mathrm{V}\right]$で出力抵抗が十分に低い直流電圧源と、インダクタンスが$L\left[\mathrm{H}\right]$のコイルが与えられ、抵抗$R\left[\mathrm{Ω}\right]$が図1のようにスイッチSを介して接続されている。時刻$t=0$でスイッチSを閉じ、コイルの電流$i_L\left[\mathrm{A}\right]$の時間に対する変化を計測して、波形として表す。$R=1\mathrm{Ω}$としたところ、波形が図2であったとする。$R=2\mathrm{Ω}$であればどのような波形となるか、波形の変化を最も適切に表すものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
ただし、選択肢の図中の点線は図2と同じ波形を表し、実線は$R=2\mathrm{Ω}$のときの波形を表している。

図1 図2

解答・解説

正解(4)

十分時間が経過したとき、抵抗が$2\mathrm{Ω}$のとき、電流は$1\mathrm{Ω}$のときの半分の$1.5\mathrm{A}$になります。

そのため、候補となるのが(4)と(5)です。

電流の立ち上がりに関しては、インダクタの値が支配的になるので、インダクタの値が同じであれば、立ち上がりは変わりません。

よって、正解は(4)になります。

なお、また、時定数が大きくなるので、電流の収束が速くなります。選択肢(4)の波形を見れば、抵抗の値を変えることで、電流の収束が早くなっていることも確認できます。

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