RLC直列回路の過渡現象

RLC直列回路の過渡現象

インダクタンスLとキャパシタンスCの両者が含まれている回路においては、磁気エネルギーと静電エネルギーの間に、相互変換がおこなわれ、印加した電圧が直流であっても、応答電流は振動的になることがある。 RLC直列回路に、t=0でスイッチを閉じて、直流電圧Eを印加する。回路に成立する微・積分方程式は、

Ldi(t)/dt+Ri(t)+(1/C)∫i(t)dt=E  (t≧0)

となる。ここで、電流を電荷で置き換えると、i(t)=rq(t)/dtである、よって、

Ld2q(t)/dt2+Rdq(t)/dt+q(t)/C=E   (t≧0)

この式は、2階の線形非同次方程式である。同次方程式に解q(t)=q0ε-λtを代入して、

(λ2L-λR+1/C) q0ε-λt =0

この結果、q(t)≢0として、

λ1,2={R±√(R2-4L/C)}/2L

ここで、R⋛4L/Cに応じて、非振動(過制動)、臨界制動、振動の場合に分けられる。ただし、

α=R/2L、β=√(R2-4L/C)/2L

とする。

図1.RLC直列回路

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