RL直列回路の過渡現象

RL直列回路の過渡現象

RL直列回路において、t=0にスイッチSを閉じて、直流電圧Eを印加する。回路方程式は、

Ldi(t)/dt+Ri(t)=E    (t≧0)

である。この微分方程式を解けば、回路を流れる電流が求められる。同次方程式(E=0とした場合)の解は、

Ldi(t)/dt+Ri(t)=0

に、解it(t)=i0ε-λtを仮定して代入すると、

Li0(-λ)ε-λt+Ri0ε-λt =0

が得られる。ε-λt≠0であるから、-λL+R=0が成立しなければならない。よって、

it(t)=i0ε-(R/L)t

となる。非同次方程式の解は、

is(t)=E/R

であるから、初期条件i(0)=0を用いて、

i(t)=(E/R)(1-ε-(R/L)t) (t≧0)

となる。ここで、τ=L/Rを時定数という。

図1.RL回路
図2.回路を流れる電流

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