電験三種 平成24年度(2012) 理論 問9 過去問解説

問9 《過渡現象(RL回路のスイッチを2回入れたときの電流)》
図のように,直流電圧 $E$[V]の電源,$R$[Ω]の抵抗,インダクタンス $L$[H]のコイル,スイッチ $\mathrm{S_1}$ と $\mathrm{S_2}$ からなる回路がある。電源の内部インピーダンスは零とする。時刻 $t = t_1$[s]でスイッチ $\mathrm{S_1}$ を閉じ,その後,時定数 $\dfrac{L}{R}$[s]に比べて十分に時間が経過した時刻 $t = t_2$[s]でスイッチ $\mathrm{S_2}$ を閉じる。このとき,電源から流れ出る電流 $i$[A]の波形を示す図として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問9の図
  1. (1) 図の(1)
  2. (2) 図の(2)
  3. (3) 図の(3)
  4. (4) 図の(4)
  5. (5) 図の(5)
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正解は(3)
解説
【考え方】直流でコイルに電流を流すと、はじめはゆっくり増え、十分に時間がたつとコイルはただの線と同じになります。 ポイント:時定数 $\tau = \dfrac{L}{R}$(τ:電流が変わり終わるまでの時間の目安[s]) ■1 $t_1$ で $\mathrm{S_1}$ を閉じる コイルは電流の急な変化をいやがるので、電流は 0 から少しずつ増えます。 十分に時間がたつと、コイルはただの線と同じになります。 電流は $\dfrac{E}{R}$ で一定になります。 ■2 $t_2$ で $\mathrm{S_2}$ を閉じる このとき、左のコイルはただの線と同じなので、そこは電圧が 0 です。 右の枝(R とコイル)は、電圧0 のところに並列につながるだけです。 だから、右の枝には電流が流れません。 ■3 電源から流れる電流 電源から見た回路は変わらないので、電流は $\dfrac{E}{R}$ のままです。 はじめゆっくり増えて $\dfrac{E}{R}$ で一定になり、$t_2$ のあとも変わらない波形を選びます。 答えは(3)ピヨ。
出典:平成24年度(2012) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)理論 問9