高校物理

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5分で解ける!ダイオードに関する問題

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5分で解ける!ダイオードに関する問題

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この動画の問題と解説

練習

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高校物理 電磁気66 練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業
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交流電源に抵抗とダイオードを接続した回路の問題です。

もしダイオードがなかったら……

高校物理 電磁気66 練習 選択肢①から④以外全部

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回路の電位差がどのように変化するかを考えましょう。点Bが基準の0[V]です。点Aの電位はVA、点Cの電位VCとします。

高校物理 電磁気66 練習 図1 赤字の書き込み全てあり

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このとき、点Aの電位VAの変化を表したのが図2のグラフです。

高校物理 電磁気66 練習 図2 赤字の書き込み全てあり

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振幅V0のsin曲線となっていますね。もしダイオードがなかったら、点Cの電位VCも、このグラフと同じ電位になっているはずです。

順方向と逆方向で場合分け

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では、ダイオードがあることにより、点Cの電位VCはどのように変化するのでしょうか?VAプラス の場合、つまり 逆方向に電圧がかかる場合 と、VAマイナス の場合、つまり 順方向に電圧がかかる場合 に分けて考えていきます。

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まず、VAがプラスのとき、電流はAからCに向かって流れようとします。ところが、ダイオードの記号を見ると、矢印の向きが逆です。 逆方向 はスイッチがオフの状態と考えられ、電流が流れません。したがって、 VAがプラスのとき、VC=0 となります。

高校物理 電磁気66 練習 図1 赤字の書き込み全てあり

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次に、VAがマイナスのとき、電流はCからAに向かって流れようとします。ダイオードの記号の矢印と同じ向きですね。 順方向 はスイッチがオンの状態と考えられ、ダイオードは単なる導線とみなすことができます。つまり、 点Aの電位と点Cの電位と同じ になります。

高校物理 電磁気66 練習 図1 赤字の書き込み全てあり

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したがって、選択肢として正しいものは、 VAがプラスのときはVC=0、VAがマイナスのときはVAと同じグラフの形になる ものです。 答えは② となりますね。

答え
高校物理 電磁気66 練習 選択肢4つ 赤字の書き込みあり
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一見難しそうな問題ですが、ダイオードが順方向であれば導線として電流が流れ、逆方向であれば電流が流れないということをしっかりと押さえておけば容易に解くことができますね。

ダイオード
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