共振時のインダクタンスとキャパシタンスの電圧降下が電源電圧よりも大きいのはなぜですか?
共鳴の「魔法」
共振時、誘導性リアクタンス (XL) と容量性リアクタンス (XC) は等しく、互いに打ち消し合います。 これにより、回路がほぼ完全に抵抗的に動作する状態が生じます。ただし、重要なのは次のとおりです。
* エネルギー貯蔵: リアクタンスは相殺されますが、インダクタとコンデンサは依然としてエネルギーを蓄積します。 インダクタは磁界にエネルギーを蓄積し、コンデンサは電界にエネルギーを蓄積します。
電圧「ブースト」
* 位相シフト: インダクタの両端の電圧は電流より 90 度進みますが、コンデンサの両端の電圧は電流より 90 度遅れます。 共振時には、これらの位相シフトが完全に一致し、インダクタとコンデンサの両端の電圧降下がベクトル的に加算され、電源電圧を超えます。
「キャッチ」
* 追加パワーなし: インダクタとコンデンサの両端の電圧が電源電圧よりも高くなる可能性がありますが、 その電力は サーキットに配信されるものは変わりません。 増加した電圧は電流の減少によってバランスが取られ、電力 (電圧 x 電流) が一定に保たれます。
例え話
スイングのようなものだと考えてください。スイングをその固有振動数 (共振) で押すと、たとえわずかな力しか加えなかったとしても、スイングの振幅は大幅に増加します。同様に、共振回路では、インダクタとコンデンサに蓄えられたエネルギーによって、それらの両端の電圧が「増幅」されます。
重要な注意事項:
* 理想的な回路: この現象は抵抗のない理想回路を想定しています。実際の回路では、エネルギーの一部が抵抗により熱として放散され、電圧増幅が制限されます。
* 安全性: 高電圧は危険な場合があることを覚えておくことが重要です。共振回路、特に高周波で動作する回路を扱うときは注意してください。
これに関する特定の側面についてさらに詳しく知りたい場合は、お知らせください。