![2-2](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2015/07/2-2-711x1024.png)
動画解説をYouTubeにUPしました。動画での解説と、このサイトでの解説を少し変えましたので、ぜひどちらも参考にしてください。
この問題は、教科書にも出ているような内容なんだけど、「電位」についてきちんと理解していないとできない問題なんだ。ちょっと難しいと感じるかもしれないけど、しっかり理解できたらいいね。
そうかもしれないね。まずはダイオードの確認からしてみよう。ダイオードは一方向にしか電流を流さないのは知ってる?
ダイオードの記号の三角形の部分が電流の流れる向きを表しているだよね。なので、この図では左方向には流れるけど、右方向には流れないっていうことで良いかな?
![2-1.002](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2015/07/2-1.002.png)
その通り!ということは、この回路に電流が流れるときは、必ず左回りになるということだよ。
![2-1.003](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2015/07/2-1.003.png)
この時、抵抗を流れる電流の向きは上向き(D→C)だね。抵抗には電位の高い方から低い方へ電流が流れるので、抵抗に電流が流れている時は、DよりもCの方が電位が低いということになるよ。
![2-1.004](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2015/07/2-1.004.png)
今度は電位のグラフを見てみるよ。グラフの最初の部分は電位が正になってるね。問題文には「Bを基準にした時のAの電位」と書かれているので、グラフが正の時、BよりもAの方が電位が高いっていうことになるね。ということは、交流電源を直流の電源だと考えると、この時は上が正の電源になるね。
![2-1.009](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2015/07/2-1.009.png)
そう。そうすると、ダイオードがあるためにこの時はこの回路に電流が流れないよね。
じゃあ、電流が流れないとき、CとDの電位差はどうなっていると思う?
さっき、「抵抗には電位が高い方から低い方へ電流が流れる」って確認したから、電流が流れていないってことは、CとDは等電位ね。
![2-1.010](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2015/07/2-1.010.png)
その通り!それじゃあ、問1を見てみよう。「Dを基準としたCの電位」のグラフを選ぶんだね。時間が0から
![Rendered by QuickLaTeX.com \frac{T}{2}](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-aa5dde6ca1d6e05d317f0cffa9e1e84a_l3.png)
は、CとDは等電位だから、電位差は0だね。ということは、どのグラフかな?
![2-2-1](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2015/07/2-2-1.png)
でも一応時間が
![Rendered by QuickLaTeX.com \frac{T}{2}](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-aa5dde6ca1d6e05d317f0cffa9e1e84a_l3.png)
から
![Rendered by QuickLaTeX.com T](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-805e78c254e48f77648162a38d78102f_l3.png)
を考えてみようよ。
その時は、BよりAの方が電位が低いっていうことだから、下向きの直流電源と考えることができて、この時は左回りに電流が流れるね。
![2-1.007](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2015/07/2-1.007.png)
![2-1.004](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2015/07/2-1.004.png)
さっきやったよね。上向きに電流が流れるので、DよりもCの方が電位が低くなるわね。
そうだね。ということは、Dを基準としたCの電位は負になるね。なのでグラフも負になっていればいいんだ。
確かに⑤のグラフは負になっているから、やっぱり合っているのね。
次に問2にいこう。交流の場合の抵抗での消費電力って分かる?
そうなんだよね。この「
交流の実効値」っていうページを見てみてね。このページの中に電力の平均値がこう書いてあるね。
![Rendered by QuickLaTeX.com $$\bar{P}=\frac{1}{2}V_0I_0$$](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-caa3c2a6c324c176211e8b5f9463d309_l3.png)
この問題には
![Rendered by QuickLaTeX.com I_0](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-6d5288ce97f5a434052d80dff922566c_l3.png)
がないんだけど。
そうだね。最大値や実効値はオームの法則が成り立つので、
![Rendered by QuickLaTeX.com $$V_0=RI_0$$](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-89974fb6debbe38ebc15d3717165cb17_l3.png)
ちょっと待って!問1の答えが⑤だったのを思い出して!抵抗に流れる時間は半分だけだよね。ということは、電力の平均値も半分になるね。
![Rendered by QuickLaTeX.com $$\bar{P}=\frac{1}{2}\times \frac{1}{2}V_0\times \frac{V_0}{R}=\frac{1}{4}\frac{V_0^2}{R}$$](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-982f70aaaa71ea260084429844b11670_l3.png)
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[…] 2015年度第2問A「ダイオードを含む交流回路」 […]