コイルとコンデンサの不思議な関係【共振回路】

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電気
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交流回路のコンデンサやコイルは電源周波数によってインピーダンスが
変化します。

コンデンサとコイルのインピーダンスが等しくなる周波数の時に共振
いう現象が起こります。

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RLC直列回路

抵抗、コイル、コンデンサが直列に接続された回路を考えます

L=1/2πLつまりコイルとコンデンサのインピーダンスが等しくなる周波数のときに共振現象が発生します。

共振現象が起きる周波数のときにはコイルの誘導性リアクタンスとコンデンサの容量性リアクタンスが等しくお互いに打ち消しあいます。なので回路のインピーダンスが抵抗だけになり回路のインピーダンスはもっとも小さくなります。したがって
回路に流れる電流は最大になります。
コイルとコンデンサの位相はお互いに逆向きなので電圧と電流の位相のズレは
無くなります。

共振状態の回路にいてコイルとコンデンサは短絡状態、ないものとして考えることができます。

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RLC並列回路

抵抗、コイル、コンデンサが並列に接続された回路を考えます。

直列と同じく、2πfL=1/2πfLの時に並列共振現象が発生します。

並列のコイルとコンデンサは反対方向の位相で同じ大きさの電流になります。コイルとコンデンサ間で電流のやり取りが行われ、電流の和は見かけ上はゼロになります。

並列回路で共振現象が発生するとコイルとコンデンサの並列部分の合成インピーダンスが無限大になります。
回路全体のインピーダンスは抵抗分だけになり回路に流れる電流は最小になります。電圧と電流の位相のズレは発生しません。

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共振周波数

RLC直列回路及びRLC並列回路の共振周波数は同じ式で求められます。

共振周波数公式

コンデンサのキャパシタンスとコイルのインダクタンスを適切に設定してあげると
共振周波数を自由に調整できることがわかります。

 

 

 

 

 

 

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