22 nF のコンデンサを 50 V に充電し、理想的な 2.2 mH のインダクタにつなぎます。両者の間を行き来する全エネルギー W を µJ で求めなさい。
解答つきLC 共振、Q 値、帯域幅ワークシート
1.やさしい
C = 22 nFV0 = 50 VL = 2.2 mH
W = µJ
2.やさしい
L = 0.47 µH の LC 回路を 200 kHz で共振させます。静電容量 C を nF で求めなさい。
L = 0.47 µHf0 = 200 kHz
C = nF
3.ふつう
470 nF のコンデンサを 9 V に充電し、理想的な 1 mH のインダクタと振動させます。コンデンサの電圧が 6.75 V になった瞬間にインダクタに蓄えられているエネルギー WL を µJ で求めなさい。
C = 470 nFV0 = 9 VvC = 6.75 V
WL = µJ
4.ふつう
100 nF のコンデンサを 5 V に充電し、理想的な 2.2 mH のインダクタと振動させます。コンデンサの電圧が 1.25 V になった瞬間にインダクタに蓄えられているエネルギー WL を µJ で求めなさい。
C = 100 nFV0 = 5 VvC = 1.25 V
WL = µJ
5.むずかしい
並列のタンク回路が、100 nF のコンデンサと、巻線抵抗 20 Ω の 10 mH のコイルでできています。共振では抵抗のようにふるまい、その動的抵抗は RD = L/(C·r) です。RD を kΩ で求めなさい。
L = 10 mHC = 100 nFr = 20 Ω
RD = kΩ
6.むずかしい
充電した 470 pF のコンデンサが、全直列抵抗 10 Ω の 100 µH のコイルを通して放電するので、振動はゆっくり減衰します。振幅は e−Rt/(2L) に従って減衰します。振幅が半分になるまでに、振動は何周期 n 起こりますか。(損失は小さいので、周波数は f₀ とします。)
L = 100 µHC = 470 pFR = 10 Ω
n =
解答
- 1. W = 27.5 µJ
- 2. C = 1347 nF
- 3. WL = 8.328 µJ
- 4. WL = 1.172 µJ
- 5. RD = 5 kΩ
- 6. n = 10.18
ステップごとの詳しい解答:このトピックは examproblems.com で練習できます。