Question

げすと

疑問に思うところがあるので教えてほしいです。二枚目以降は解答解説です。主に問題文中の黄色マーカーの部分についての疑問です。
(1) なぜR1の所で抵抗の影響を受けないのか？
(2) 前問でR1の抵抗の影響を受けなかったのになぜ (2)ではR1の電圧降下の影響を受けるのか。
(4) Dの順方向だと抵抗はゼロのはずなのになぜR2の電圧降下の影響を受けるのか？
(5) t=0のとき、－ER2/R1に至るまでの式の途中式を教えてください。

L
483 コイルを含む直流回路図のような, 内部抵
抗の無視できる起電力E の電池E, 抵抗値 R1,R2の
抵抗R1, 2, 自己インダクタンスLのコイルL, スE
イッチS, ダイオードDからなる回路がある。 D の順
()
R₁
( 東京農工大改)
R201
SDA
めよ。
とR2を流れる電流は図の矢印の向きを正とする。
方向, 逆方向の抵抗はそれぞれゼロ, 無限大とし,L
G
(1)Sを閉じた直後の, 点Pの点Gに対する電位を求めよ。
(2) Sを閉じてから十分に時間が経過した後の, LとR2 を流れる電流をそれぞれ求
めよ。
(3) 次に, Sを開いた。 その直後にR2 を流れる電流を求めよ。
(4)Sを開いた直後の, L を流れる電流が単位時間あたりに変化する割合を求めよ。
(5)図の選択 Sを開いてからの時間と, 点Pの点Gに対する電位 VP との関係
を表すグラフを次のア~カから選べ。
ア
VP
VP
VP
0
0
0
t
t
I
VP
VP
VP
0
(6) Sを開いてから十分に時間が経過する間に, R2 で発生するジュール熱を求めよ。
(11 東京理科大改)

483
コイルを含む直流回路
(とする人の
考え方 スイッチSを閉じた直後や開いた直後にコイルLを流れる電流は,その直前の状態と同じで
ある。 その後,十分に時間が経過すると, コイルLを流れる電流は一定値になる。
(1)Sを閉じた直後は, Lに電流は流れない。 また, D は逆方向になる
ため, Dにも電流は流れない。 このとき, R」での電圧降下は0であ
るため、点Pの点Gに対する電位はEである。
(2)Sを閉じてから十分に時間が経過す
ると, Lを流れる電流は一定になる。
このとき, Lの誘導起電力は 0 であ
る。また,Dは逆方向のままなので,
R2 を流れる電流は 0 である。 Lに流
れる電流をI とすると, R1 に流れる
E
-Ⅰo
P
R1
R2
E
(E)
L
十分に時間が経過した
DA
後は,Lを導線に置き換
えて考えてもよい。
G
図 a
電流も I となるので, 図 a の破線で示した閉回路にキルヒホッフ
の第2法則を適用して
E+0=Rlo よって,Iv=-
EE
答 L･･･
R2･･･0
R1
Ri'
(3)Sを開いた直後にLを流れる電流は I
E
(=m) のままである。よって,R2を流れ
R1
P
R2
-L-
At
DA
る電流は
E
R1
である。
E
答
R1
Job
(4) Lを流れる電流が単位時間あたりに変化
図b
する割合を
AI
4t
とすると,自己誘導による
At
起電力の式 V=-L 4I と キルヒホッフの第2法則から,
(17)
② 注意 誘導起電力の
式のVは、Lに下向き
(正の向き)に電流を流そ
うとする向きを正として
いる。
AI
At
141=RR
E③
R2
よって,
AI=-
R2E
R2E
③ (Lの誘導起電力)
R₁
At R₁L
R₁L
=(R2 での電圧降下)

少するので,VPの値は次第に0に近づいていく。 よってVP の時間
変化を表すグラフはエ 。
(5)=0VPの値は一である。その後、Lを流れる電流は減
RI
◆発展 484
284
④ 補足 L を流れる電流
Iの時間変化のグラフは
次のとおり。
答 エ
(6) R2 で発生するジュール熱Qは,Sを開いた時点でLに蓄えられて
ER
Ri
R2E
いたエネルギーに等しいので,U= 1/12LP から,
19
傾きRL
E
2 LE2
LE2
=
·L·
=
R1
2R12
2R₁2
0
aus
t

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

ものぐさ

抵抗の影響を受けないというより、コイルの性質を考えているだけです。
コイルが変化を打ち消す働きをする作用をもっていて、急激に電流が変化すると強く起電力が生じるということを考えると電流がほぼ0抵抗での電圧効果がほぼ0になる時で起電力が最大になると予測できるからです。

十分に時間がたったって事は定常状態になったということで、振動でもなければ基本的に変化はしないと考えるとコイルにかかる起電力は0で電流は一定で変化しない状況ということがわかります。

ダイオードの抵抗が0であってR2の抵抗が0という意味ではありません。

(4)の1番下の式はSを開いた瞬間のコイルの起電力がR2での電圧降下と同じとありますが、それはすなわちコイルの両端GとPの電位差です。
Gから抵抗を通ってPにいくとE×R_2/R_1だけさがるならないGを電位0にするならPの電位は-E×R_2/R_1になりますね