抵抗 10Ω、インダクタンス 50μH、静電容量 200 pF を直列に接続した RLC 直列回路がある。この回路の共振時の尖鋭度(Q)として、適当なものはどれか。ただし、コイルとコンデンサの損失は抵抗 10Ω に含まれるものとする。
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解答正解 4
直列共振の尖鋭度は Q=ω0L/R=1/(ω0CR)=(1/R)√(L/C) で与えられる。LC=50×10⁻⁶×200×10⁻¹²=10⁻¹⁴ より ω0=10⁷ rad/s(f0≒1.59 MHz)、ω0L=500Ω、Q=50。共振時にはコイルとコンデンサの両端に電源電圧の Q 倍(50 倍)の電圧が現れる点も重要である。
選択肢ごとの判定
1R/ω0L(逆数)を計算した値。Q は共振時のリアクタンスを抵抗で割ったもので、1 より大きくなるのが普通である。
2Q=50 に 2π(≒6.28)を不要に掛けた値。周波数と角周波数の取り違えが原因になりやすい。
3共振時の誘導性リアクタンス ω0L=500Ω の値そのもの。Q はこれを直列抵抗 10Ω で割る必要がある。
4正しい。共振角周波数 ω0=1/√(LC)=10⁷ rad/s、ω0L=500Ω であるから Q=ω0L/R=500/10=50 となる。