第四級アマチュア無線技士 / 第四級アマチュア無線技士 CBT試験問題例題(工学 No.3) / 各問題解説 / 問13
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第四級アマチュア無線技士 CBT試験問題例題(工学 No.3) 問13 解説 並列共振回路

設問図

図に示す並列共振回路において、インピーダンスをZ、電流をiとしたとき、共振時にこれらの値はどのようになるか。

  1. 1. 最大 最大
  2. 2. 最大 最小 ✓ 正答
  3. 3. 最小 最小
  4. 4. 最小 最大

解説

並列共振回路の共振条件を問う問題では「並列は逆」というキーワードを覚えておきましょう。並列共振回路が共振状態になると、回路全体のインピーダンスは最大になり、電源から流れ込む電流は最小になります。

並列共振回路の特性

共振とは、回路内のコイル(L)とコンデンサ(C)の性質が打ち消し合い、見かけ上のリアクタンスがゼロになる現象を指します。

並列共振回路では、コイルとコンデンサの間で電力が循環します。共振周波数において、コイルに流れる電流とコンデンサに流れる電流が互いに逆位相となって打ち消し合うため、外部(電源側)から見たときに電流が流れにくい状態になります。

オームの法則 I=V/ZI = V / Z を思い出してください。電圧 VV が一定であるとき、電流 II が最小になるということは、インピーダンス ZZ が最大になっていることを意味します。これがこの問題の物理的な核心です。

試験問題を解くための考え方

この問題を解く際は、直列共振回路と比較して覚えるのが最も効率的です。

直列共振回路の場合は「直列は小さくなる」と記憶します。直列共振ではインピーダンスが最小になり、電流は最大になります。対して、並列共振はその逆で「インピーダンス最大、電流最小」と判断します。

問題文にある「並列」という単語を見た瞬間に、インピーダンスと電流の組み合わせが「大・小」の順になる選択肢を選べば正解にたどり着けます。

この知識が役立つ場面

この共振の知識は、アマチュア無線の送信機や受信機における「同調回路」の設計で不可欠です。

例えば、特定の周波数だけを受信したい場合、アンテナからの微弱な信号を効率よく取り出すために同調回路を用います。並列共振回路を用いると、共振周波数においてインピーダンスが非常に高くなるため、信号源に対して電圧を効率よく保持することができます。

また、送信機においては、不要な高調波を取り除いたり、空中線電力の伝送効率を最大化させたりするために、この共振の特性が利用されています。無線機器の「チューニング(同調)」という行為は、まさにこの共振回路の状態を調整して、インピーダンスを最適化する作業そのものなのです。

参考リンク

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