電気回路・電磁気の基礎
起電力10 Vの直流電源に、抵抗R = 5 Ωとコイル(巻線の抵抗は無視できる)を直列に接続し、スイッチを入れた。スイッチを入れた直後と、十分に時間がたった後の電流の組み合わせとして正しいものはどれか。
- A直後2 A、十分後0 A
- B直後2 A、十分後2 A
- C直後0 A、十分後2 A
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正解：C. 直後0 A、十分後2 A
コイルの電流は v = L di/dt の関係から急には変わらないため、スイッチを入れた直後の電流は0で、コイルは開放のように振る舞い、電源電圧10 Vがすべてコイルにかかります。十分に時間がたつと電流が変化しなくなってコイルの電圧は0(短絡と同じ)になり、電流は 10 V/5 Ω = 2 A になります。その間、電流は時定数 L/R で指数関数的に増えます。
- A. 直後に2 Aで、その後0 Aになるのは、コイルの代わりにコンデンサを直列にした場合です。
- B. 直後から2 Aが流れるのは、コイルがない(抵抗だけの)場合です。
- C. 正しい。コイルの電流は急に変わらないため、0 Aから2 Aに近づきます。