電気回路・電磁気の基礎
起電力10 Vの直流電源に抵抗10 Ωとコイルを直列に接続し、コイルに並列に100 Ωの抵抗をつないだ。十分に時間がたってから、スイッチで電源と10 Ωの抵抗を切り離した。切り離した直後に100 Ωの抵抗の両端に生じる電圧の大きさはいくらか。(コイルの巻線抵抗は無視する)
- A10 V
- B0 V
- C100 V
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正解：C. 100 V
定常状態ではコイルの電圧は0(短絡と同じ)なので、100 Ωには電流が流れず、コイルには 10 V/10 Ω = 1 A が流れています。コイルの電流は急には変わらないため、切り離した直後も1 Aが流れ続け、その行き先は100 Ωだけになります。そのため100 Ωには 1 A × 100 Ω = 100 V が生じ、電源電圧の10倍になります。その後、電流は時定数 L/(100 Ω) で減っていきます。リレーのコイルを切るときに高い電圧が出るのはこのためで、ダイオードで電流の逃げ道をつくって電圧を抑えます。
- A. 10 Vは電源電圧で、コイルの電流が保たれることを考えていません。
- B. 0 Vは切り離す前の100 Ωの電圧です。
- C. 正しい。1 Aが100 Ωに流れ続けるので、1 A × 100 Ω = 100 Vです。