平成27年度センター試験【物理】第2問 問1|交流とダイオード

参考資料

 

交流の電位変化に関する問題です。

はじめに、ダイオードが入っていないときの電位変化を考えます。

 

電位とは回路中の2つの点の電気的な高さの差のことで、例として坂道を考えるとよいです。

カテゴリー|化学-電池

自分が立っている場所より相手のほうが高いか低いか、そしてその差がどれくらいか、ということが電位のイメージです。

この問題では点 B を基準にしているので、そこに自分が立っているとします。

 

ここでは交流を考えているので、時間によって電位が変わります。

たとえば時間が T/4 のとき点 A の電位は +V0 となり、それを示したのが図1です。

参考資料 図1

イメージとしては、点 B から点 A に向かうときに交流電源のところで坂道を上っていき、点 C まではとくに邪魔するものもないのでそのまま進み、抵抗のところで坂道を下っていき、そして点 D まで戻るという感じです。

 

一方、時間が 3T/4 のときは点 A の電位は -V0 となり、それを示したのが図2です。

参考資料 図2

今度は先ほどとは逆に、点 A から点 B に向かうときに交流電源のところで坂道を上っていき、点 D まではとくに邪魔するものもないのでそのまま進み、抵抗のところで坂道を下っていき、そして点 A まで戻ります。

 

このように考えると、点 D を基準にしたときの点 C の電位の時間変化は、点 B を基準にしたときの点 A の電位の時間変化と同じであることがわかります。

しかし、ここではダイオードが存在します。

ダイオードは電流の向きを一方向にする役割を持っています。

この問題では点 C から点 A の向きに電流が流れるようにダイオードが描かれているので、その向きのときだけ電位が発生すると考えればよいです。

Follow me!