CR Circuit

実験課題：交流回路（全２回）

実験課題「交流回路」の実験手順について書かれています。

注意：あらかじめ、実験に必要なデータ記録用紙、グラフ用紙等を準備してお くこと。

実験

実験１：コンデンサの交流特性

図１：ＣＲ直列回路

実験２：ＣＲ直列回路の正弦波応答

1. R=100kΩ、C=0.001μFとして図１(b)に示す回路を制作し、入力信号 v と してファンクションジェネレータによって振幅約 5V の正弦波交流を印加す る。周波数を 1kHz〜100kHzの間で変化させ、入力 v(t)と出力 Vr(t) の振 幅および位相差を10点程度測定し、その結果を、振幅比と位相差を縦軸に、 周波数（の対数で底は10）を横軸にとったグラフにプロットせよ。理論計算 による振幅比と位相差を実線で、実験値は点で示せ。なお用紙は市販の片対 数グラフ用紙を用いよ。
   注意：実験は1点測定するごとにグラフ用紙にプロットし、グラフ曲線が正し く描けるように測定点の間隔が広いところは測定を追加し、密なところは測定 しないようにすること。
2. 上記の測定で、周波数の違いによる変化がよくわかるように適切に選ん だ３種類の周波数について波形グラフを示せ。波形グラフは振幅、周期、位 相差が定量できるように描くこと。
   注意：入力波形が同一形状・位置になるようオシロスコープの横軸を調整し、 出力波形の変化が3種類を比較してすぐにわかるように工夫すること。以下同 様。

実験３：ＣＲ直列回路のパルス波応答

1. 図１(b)の回路で、Cは0.001μF、Rを1kΩ、10kΩ、100kΩと変化させ、 ファンクションジェネレータにより v として振幅約 5V で1kHz の方形波を 印加して、v(t) と Vr(t)の波形を観察、記録せよ。
2. 図１(b)の回路で、C=0.001μF、R=100kΩとし、方形波の周波数を 1kHz〜 25kHzの間で変化させ、v(t) と Vr(t)の波形を観察、周波数の違いによる変 化が良くわかるように適切に選んだ3種類の周波数について波形グラフを記 録せよ。
3. 図１(a)の回路で、上の1.と同様の実験を行い、v(t) と Vr(t)の波形を 観察、記録せよ。
4. 図１(a)の回路で、上の2.と同様の実験を行い、v(t) と Vr(t)の波形を 観察、周波数の違いによる変化が良くわかるように適切に選んだ3種類の周 波数について波形グラフを記録せよ。

検討課題

1. コンデンサの容量の表示方法について調べよ。
2. R と C、R と L の直列回路について、周波数を横軸にとりインピーダ ンスを縦軸にとったグラフを描き、考察せよ。
3. 図１(a)は積分回路と呼ばれている。方形波はある周期で、正と負の一 定値（定数）繰り返すような関数波形である。それならばその積分値は一時 式（直線）の組合せ（三角波）となるはずである。
   1. 実験でほぼ三角波とみなせるのは、どのような条件であったか。
   2. 一般にこのような積分回路で理想的な三角波とならない理由と、 理想的な三角波とするための方法について考察せよ。（演算によら ない、水槽と小容器のアナロジ的説明でもよい）
4. 2.9節（R,C,Lの交流特性）、2.10節（基本的な交流回路の挙動と周波数 特性）の解析を参考にして、RLC並列回路について解析せよ。
5. 過渡応答波形のt=0における接線から回路の時定数が求められることを 説明せよ。また、実験３について、時定数の理論値を求め、実験ん結果と比 較せよ。