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？
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。
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。
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。
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。
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
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？
でも一応時間が
から
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。
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。
この問題には
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、
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。
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[…] 2015年度第２問Ａ「ダイオードを含む交流回路」 […]