電験三種 平成23年度(2011) 理論 問9 過去問解説

問9 《交流回路(RC直列回路の位相差と静電容量)》
図のように,1 000[Ω]の抵抗と静電容量 $C$[μF]のコンデンサを直列に接続した交流回路がある。いま,電源の周波数が 1 000[Hz]のとき,電源電圧 $\dot{E}$[V]と電流 $\dot{I}$[A]の位相差は $\dfrac{\pi}{3}$[rad]であった。このとき,コンデンサの静電容量 $C$[μF]の値として,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) 0.053
  2. (2) 0.092
  3. (3) 0.107
  4. (4) 0.159
  5. (5) 0.258
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正解は(2)
使う公式
位相差とリアクタンス $\tan\theta = \dfrac{X_C}{R}$(θ:電圧と電流の位相差、X_C:コンデンサのリアクタンス[Ω]、R:抵抗[Ω]) コンデンサのリアクタンス $X_C = \dfrac{1}{2\pi f C}$(f:周波数[Hz]、C:静電容量[F])
解説
【考え方】インピーダンスの三角形(横が R、高さが $X_C$ の直角三角形)で、角度が $\dfrac{\pi}{3} = 60^\circ$ です。高さ(リアクタンス)を出してから、C を求めます。 ■1 リアクタンスを出す 解説の図 $\tan 60^\circ = \sqrt{3}$ です。 $X_C = 1\,000 \times \sqrt{3} \fallingdotseq 1\,732\,\Omega$ ■2 静電容量を出す $X_C = \dfrac{1}{2\pi f C}$ を C について直します。 $C = \dfrac{1}{2\pi f X_C} = \dfrac{1}{2\pi \times 1\,000 \times 1\,732}$ $= \dfrac{1}{1.088 \times 10^{7}} \fallingdotseq 9.19 \times 10^{-8}\,\mathrm{F}$ $9.19 \times 10^{-8}\,\mathrm{F} \fallingdotseq 0.092\,\mu\mathrm{F}$ 答えは(2)ピヨ。
出典:平成23年度(2011) 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