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物理 高校生

これの(3)がわかりません。

403 ころ、 の電 sin wt, EL 影響で送電先の電圧が送電元の電圧より大きくなることがあり問題。 物理 例題 91 交流のベクトル表示 物理 基礎 物理 406 抵抗R, コイルL, コンデンサーCを直列に接続し、 電圧の実効値が20Vの交 流電源に接続したところ、 実効値2.0A の電流が流れた。 この場合のLのリアク タンスを20Ω, Cのリアクタンスを15Ωとする。 (1) LとCの電圧の実効値 Vre [V], Vce 〔V] を求めよ。 (2) 電圧のベクトル図より, 電源の電圧に対する電流の位相の遅れ [rad〕 と, 抵 抗にかかる電圧の実効値 VRe 〔V〕 を求めよ。 (3) 電源電圧 V [V] 時刻f[s] を用いて V=20√2 sin 100t と表されるとき 電 [流I[A] を式で表せ。 3.14 とする 解答 (1) 交流の角周波数をw 〔rad/s], ● 138 センサー 電圧に対する電流の位相 ・抵抗→同じ。 ・コイル→だけ遅れる。 電流の実効値を I [A], Lの自己インダ クタンスをL[H], C の電気容量を C[F] とすると,VLe = wLI=20×2.0= 40[V] VLe+Vce 40V 1 120V ・コンデンサー Vce= - I = 15×2.0= 30[V] wC 10V VRe →だけ進む。 センサー 139 RLC 直列回路の交流のベ クトル表示 (電流ベクトルを右向きに 描くとすると) ・抵抗にかかる電圧 VRe は 右向き。 ・コイルにかかる電圧 Vre は上向き。 ・コンデンサーにかかる電 圧Vce は下向き。 ・電源電圧 V は, Ve=VRe+ Vie+Vce センサー 140 (2) 共通に流れる電流I を右向きのベクト ルとし、反時計回りを位相の進む向き とすると,Rにかかる電圧 VRe の位相は 電流と位相が同じなので右向きに描く。 Lにかかる電圧 VLe の位相は電流より位 π 30V Vce 相が今だけ進むので右図の上向きに描 く。Cにかかる電圧Vcの位相は電流よりも位相が今だけ遅 2 れるので上図の下向きに描く。 電源の電圧の実効値 V は, 数学的にVe=Vre + Vre+ Ve となることから,各ベクトルの 大きさを考えると, 上図のようになる。 この図より Vre+ Vcel = 10[V] となる。 よって, sinθ= | Vie + Veel_10. | Vel =0.50 20 π これより,0= - 〔rad〕 ......① 6 交流回路の瞬時値は,最大 値と位相を別々に求める。 π *te, VRe = V COS =20x 2=10√3=10×1.73=17.3 2 注 電圧や電流の最大値や位相 TRO 17(V) [ 29 などは, ベクトル表示による方 法でなくても、公式を用いて計 算で求めることができる。 (3) 電源の電圧の最大値を Vo [V], 電流の最大値を I〔A〕とす ると,V=Vosin wt のとき, I=Isin (wt-0) と表されるから, ①II より 最大値と位相を考えると, I= 2.0√2sin100㎖t- 6 29 交流と電磁波 255

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物理 高校生

物理基礎の電磁誘導です! 解説を見てもわからないので、詳しく教えていただけると嬉しいです!

国変圧器は電圧を大きくできても, エネルギーを大きくすることはできない。 レ ソレノイドがつくる磁界 銅線を円筒状に巻いたコイル(ソレノイド)がつくる磁 界の作用を考えよ。 (1) 図1のように,ソレノイド両端の直近の外側に 棒磁石 A, Bを,ソレノイドの中心軸に沿ってど ちらもN極が右側になるように配置する。ソレ ノイドに流れる電流の向きは,切りかえスイッチ によって変えることができる。スイッチを1の側 に閉じてソレノイドに電流を流すと, 棒磁石 A にソレノイドに近づく向きの力がはたらいた。こ のとき,棒磁石 Bにはたらく力の向きは,次の(a), (b)のうちどちらか。また, スイッ チを2の側に切り替えたときに,棒磁石 Aにはたらく力の向きは, 次の(a), (b)のう ちどちらか。 (a) ソレノイドに近づく向きの力 (b) ソレノイドから離れる向きの力 (2)発展 図2のように,ソレノイドの両端のすぐ 外に,銅製の閉じたリング A, Bを中心軸がソレ ノイドの中心軸と一致するように配置する。ス イッチを閉じてから電流が一定値になるまでに, リング A, Bにはそれぞれどのような力がはたら くか。記述(a)~(d)のうちから選べ。 (a) ソレノイドに近づく向きの力 (b) ソレノイドから離れる向きの力 (c) ソレノイドに流れる電流と同じ向きにリングを回転させる力 (d) ソレノイドに流れる電流と逆向きにリングを回転させる力 棒磁石A 棒磁石B CISN ISN スイッチ 図1 リングA リングB 00 スイッチ 図2 |171 交流 次の文の空欄① 発電所で発電された交流は, 変圧器で昇圧されて送電される。発電所から同じ大きさ の電力を送るとき, 送電する電圧を10倍にすると, 送電線を流れる電流は 倍に なる。 だ に入る適当な数値を求めよ。 解 、結果,送電線の抵抗によって熱として失われる電力は、 倍になる。た 良の抵抗値は変化しないものとする。

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