問題
ただし、電源電圧vは実効値100V、周波数50Hzの正弦波とする。
正解は1です。
図の整流回路は平滑用コンデンサ付き半波整流回路です。
コンデンサが抵抗と並列に接続されているため、波形が正の時はコンデンサに充電され、波形が負の時は抵抗に放電します。
電源が正弦波形で、最大値は実効値の√2倍であるから
最大値=√2×実効値
=1.41×100=141(V)
となるので正解は1となります。
答えは(1)の波形です。
問いの整流回路は、半波整流回路(平滑回路付き)です。
半波整は正の波形のみを(半分だけ)取り出します。また、最大値は141Vです。
コンデンサからの放電により、図のような緩やかな波形を描きます。
この回路は、ダイオードが一つあるので半波整流(正または負のどちらかの方向のみ流す)という回路となります。
現在電圧の実効値が100Vなので
最大値 Em=√2 × 実効値 E
Em=141V
したがって、解答欄の3と4は違う事になります。
また半波整流なので2も違う事になります。
したがって回答は 1 が正解となります。
設問回路における電圧v0の波形は選択肢1となります。
考え方は以下の通りです。
まず提示されている条件から、供給電源波形の最大電圧と周期が以下のように求められます。
最大電圧=√2×実効値≒141.1[V] ・・・①
周期=1/周波数=20[ms] ・・・②
負荷に注目すると、ダイオードの存在によりダイオード以降の負荷には半波整流された電源が印加されます(正弦波波形のマイナス側がゼロとなった波形)。
また、抵抗負荷と並列にコンデンサが存在するため、コンデンサは平滑回路としての役割を担い、負荷電圧はなだらかに平滑されます。
以上を踏まえて選択肢を考えると以下の通りとなります。
選択肢1:上記条件を全て満たすため正解です。
選択肢2:半波整流ではなく全波整流波形となっているため誤りです。
選択肢3:最大電圧が異なるため誤りです。
選択肢4:最大電圧が異なる上、全波整流波形となっているため誤りです。