電気回路

質問

RLC並列回路において定常状態の時、電源を直流だとすれば、Ｌは短絡、Ｃは開放されるのはなぜでしょうか？

回答No.2

Executione · ベストアンサー

電気磁気学を復習すると、よく分かると思います。
ここでは、簡単に述べます。

コイルは、単に導線がぐるぐる巻いてあるだけですから、直流は何事もない銅線の中を電流が流れているだけです。
しかし、交流電流の場合は、事情が変わってきます。
コイルの性質は、電流の変化を妨げる向きに起電力を発生します。
交流のように電流が増えようとすると、減るように働き、電流が減っていくと増やそうとします。
変化が激しい交流、つまり、高い周波数の電流ほど、コイルは電流の流れを妨げようと働きます。電流から見ると抵抗のように感じますが、抵抗とは呼ばずに誘導性リアクタンスといいます。
ωL＝2πf　ですね。
詳しくは、電磁誘導現象、ファラデーの法則、レンツの法則をみてください。
ところが、直流は変化しない電流ですから、コイルは妨げるように働きません。直流は周波数がゼロと考えることができますから、
ωL＝０　となり、抵抗のような働きをするリアクタンスがゼロになります。
つまり短絡です。

次にコンデンサですが、長くなったので、もっと簡単に述べます。

コンデンサの構造は、導体、絶縁物、導体というサンドイッチのような構造になっています。
どうですか？
間に電流を流さない絶縁物があるのです。
だから、基本的に電流を流すはずがないのです。ということで、直流電流にしてみれば、開放と同じですね。
ところが交流は、電流を流すようになります。厳密に言うと、電流を流すという表現は適切ではないと思いますが、変位電流といい、普通に流れる電流とはちょっと違います。
少し難しいので、興味があったら調べてみてください。
コイルのときと同様に、コンデンサもリアクタンスを持っており、電流の変化によって、抵抗のようなものが変わっていきます。
1/ωC=1/2πf　です。
周波数が高くなると、1/ωC　の値は小さくなり、周波数が低いとリアクタンスは大きくなっていきます。
直流は無限大になりますので、まったく電流を流さない、ということになります。

お礼

ありがとうございました！

回答No.1

BOMBARDMENT

まず、定常状態におけるインピーダンスの公式から確認してみましょう。

電流の角周波数ωのときのLのインピーダンスの大きさZはZ=ωLですね。ここで、電源が直流ですからω＝０です。従って、Lのインピーダンスはゼロなので、定常状態では短絡になります。

同様に、Cのインピーダンスの大きさはZ=1/ωCですから、ω＝０のとき、Zは無限大に発散し、開放状態と同じになります。

逆に、過渡状態では電流を流し始めた時点でのL,Cのインピーダンスがそれぞれ無限大とゼロであるのと対照的ですね。定常状態では、Lの逆起電力がゼロになるのでインピーダンスがゼロになり、Cは満充電状態で電流を受け付けなくなりますから、見かけ上のインピーダンスが無限大になります。

お礼

ありがとうございました！