コンデンサーと抵抗を並列に繋いで、
さらに、抵抗を直列に繋いだ回路に電池を
繋いだときの電流を答える問題(大学入試レベル)で、
解答等を色々見ると、
繋いで十分時間がたった後の各所を流れる電流
は、コンデンサーがない回路と等価な回路を考えれば
良いのはわかりますが、
『繋いだ直後のコンデンサー上の電荷は0と考える』
とあります。
これは、
『繋いだ直後にはコンデンサーを除いて、銅線で繋いだ状態と同じ』と考えて良いのでしょうか。
解説よろしくお願いいたします。

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A 回答 (5件)

> 『繋いだ直後のコンデンサー上の電荷は0と考える』


> とあります。
> これは、
> 『繋いだ直後にはコンデンサーを除いて、銅線で繋いだ状態と同じ』と考えて良> いのでしょうか。

結論的には合っていますが、もしかしたら誤解されているかもしれませんので・・

 つないだ直後は、まだコンデンサーに電荷が流れ込
んでいないので、最初カラならばコンデンサーの電荷
Q=0です。Q=CVより電圧V=0です。
 ということは、コンデンサーと並列につながれてい
る抵抗の電圧も0なので、その抵抗に流れる電流も0
です。
 また、もう1つの(直列につながれている)抵抗の
電圧は、電池の電圧と同じです。

 コンデンサーの入試問題で良くあるパターンですね。
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この回答へのお礼

なるほど、すっきりしました。
ということは、最初にコンデンサーに電荷が
あるときには、通電直後には
その分の電圧降下 V=Q/C が並列の抵抗にかかり、
E(電池の起電力)-vがのこりの抵抗にかかるということ
ですね。
考え方が判りました。
ありがとうございました。

お礼日時:2001/10/24 21:16

No.4のymmasayanです。


ミスがありました。
充分時間がたった「過渡状態」だけでなく⇒「定常状態」
失礼しました。

ついでといってはなんですが、

> 最初にコンデンサーに電荷があるときには、通電直後にはその分の電圧降下 V=Q/C が並列の抵抗にかかり、E(電池の起電力)-vがのこりの抵抗にかかるということですね。

まさにその通りです。(あくまでも一瞬の話ですが)
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> 『繋いだ直後のコンデンサー上の電荷は0と考える』とあります。


これは、『繋いだ直後にはコンデンサーを除いて、銅線で繋いだ状態と同じ』と考えて良いのでしょうか。

全くその通りで結構です。
なぜ、そのように注釈が書いてあるかというと、充分時間がたった過渡状態だけでなく、接続した瞬間の過渡電流も答えさせようかなと言う(漠然とした)意図が感じられます。

ご質問にあるように、もしコンデンサの電荷がゼロでないなら、針金で短絡したとみなすことは出来ません。

> つないだ直後は、まだコンデンサーに電荷が流れ込んでいないので、最初カラならばコンデンサーの電荷Q=0です。Q=CVより電圧V=0です。
 ということは、コンデンサーと並列につながれている抵抗の電圧も0なので、その抵抗に流れる電流も0です。

まさに、この通りで、つないだ瞬間だけ成立します。流れ込んだ電流でコンデンサの電圧が徐々に上昇し、回路の電流は減少していき、最後に安定状態に達します。
 
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つないだ直後の電荷を0と考えるというのは、まだ充電されていない空のものであるということを示しています。


問題が複雑になると、充電したコンデンサーを使って回路を作ったりしますから、おそらくは混同しないようにとの念押しみたいな物でしょう。
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こんにちは。



「十分時間が経過した後」ならば、最初のコンデンサーの電荷が0でも、百万ボルトで充電されてても同じことですよね。

つまり、安定状態に移行するまでの経過が異なるだけですから。

一応問題としては初期状態を指定しないと欠陥問題とか言われる可能性があるからそう言ってるのか、あるいは試験問題ならそれで引っかかる人がいるのを期待してるのかもしれませんね。

どうしても考えるとすれば、仰る通りで問題ないと思います。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時:2001/10/24 21:06

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Q過電圧について教えて下さい。2

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4926358.html

ここで一度質問させて頂いたのですが、よく分からなくなってきたので、もう一度仕切り直して質問させて下さい。

・例えば何も負荷を繋いでいないとき1.5Vの開放電圧をもつ乾電池を用意します。これに豆電球を繋いだとします。すると乾電池の2つの電極間の電圧が1.3Vに落ちたとします。この0.2V分の電圧が過電圧だということは分かります。
それで、この過電圧の中にも2種類あり、一つが
http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/~doe/echem/Echem03.pdf
ここの8ページの図に書かれているようにターフェルの式で表されるように電極反応速度論から来る過電圧で、これは反応物質の拡散といった影響を受けない理想的な条件でのみ表れる過電圧です。
しかしながら、実際には、電荷移動、物質移動、などによる電気分解による過電圧も表れてくる。
従って、上記の0.2V分の過電圧というのは、2種類の全く異なる起源をもった過電圧の足し合わせによるものである。
ということで良いのでしょうか?図書館などでいろいろと過電圧の項目を見てみたのですが、大抵この2つのどちらかしか説明していなくて、どっちの意味なのかよく分からない解説しかされていないものばかりです。
上記で合っているかどうか教えて下さい。

・それと、過電圧の分類には3種類あり、その一つは拡散が律速になって引き起こされるものだとwikiには書かれてあります。
サイクリックボルタンメトリーでピークのシフトが起きるのは拡散によるものなので、これはまさに過電圧現象ではないのでしょうか?
それとも私の解釈が間違えていますでしょうか?

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Aベストアンサー

こんばんは

電気化学の専門家ではないのですが、大学院生(修士課程)のときに研究室で電池や電気分解を扱っていたので「研究室の教養」として知っているという立場からのアドバイスです。

考え方の違いですが、私は
ΔE=IR
で理解しています。
ΔE=(電流0のときの電圧)ー(電流を流したときの電圧)
です。
>何も負荷を繋いでいないとき1.5Vの開放電圧をもつ乾電池を用意します。
>すると乾電池の2つの電極間の電圧が1.3Vに落ちたとします。
>この0.2V分の電圧が過電圧だということは分かります。
この例では0.2VがΔEになります。

この過電圧の原因は3つあります。実際には3つの足し合わせなのですが、電流の大きさによって「主役」が違ってきます。
電流が小さいときには「活性化分極、中頃では「電解質の分極」、電流が大きくなると電極表面での「拡散分極」が主役となります。
http://www.fuelcell.no/principle_fctheory_jp.htm
http://www.fuelcell.no/fc_losses_jp.jpg

>サイクリックボルタンメトリーでピークのシフトが起きるのは拡散によ
>るものなので、これはまさに過電圧現象ではないのでしょうか?
確かに「過電圧」による現象です。
しかし「まさに過電圧現象」というのはちょっと違っていて、「過電圧のうちの“拡散分極”」が起こした現象です。

…ここまでは分かるのですが、サイクリックボルタンメトリーのピークシフトに関しては10年前に学んだきりですので、勉強し直してから回答します。

こんばんは

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ΔE=(電流0のときの電圧)ー(電流を流したときの電圧)
です。
>何も負荷を繋いでいないとき1.5Vの開放電圧をもつ乾電池を用意します。
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10人が横一列に並んで(電流)走っています(人数が電流の大きさ)、途中に一人しか通れない道(抵抗)が有ります、縦一列になってとおり抜けます、最初から1人ずつですね、途中で減ると言うことは、体重なり、身長が減るということになりますが・・・・。
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Qリレーの過電圧印加

DC48V-DC24Vのスイッチング電源の出力DC24VとGNDをセーフティリレーコイルに接続する断線を監視する回路において、リレーの故障モードを考えているのですが、リレーコイルの断線条件はオムロンの以下HPによると、過電圧が印加された場合とあります。
http://www.fa.omron.co.jp/guide/faq/detail/faq02098.html

このような回路において、過電圧が印加される事象は誘導負荷による逆起電圧くらいと想定していますが、それ以外に過電圧が発生する要因はありますでしょうか?
想定される要因への対策漏れを無くしたく、ご教授頂きたく、宜しくお願いします。

Aベストアンサー

リレーコイルの断線原因と言えば、過電流による溶断でしょう。
過電流の原因は過電圧でしょうが、そのほか、
線間ショートによる過電流もありますが、これは二次被害のほうでしょう。
リレー自身が誘導負荷なので、電源断による逆起電圧を考慮して線巻きされるので、
自身の逆起電圧での線間絶縁破壊があれば、設計ミスと言わざるを得ません。
リレー自身の逆起電圧で自信が壊れるようであれば、周辺回路への被害も想定すべき危険な設計でしょう。

リレーの逆起電圧抑制と言えば、ダイオードの並列接続です。
これは本来、周辺部品への過電圧抑制です。
但し、これは復帰時間の遅延になるので、それが問題の場合はCRの併用になります。

なお、これが製品(販売品)への対策としたいならば、会社の設計要領に準じてください。
趣味や思い付きの設計を、製品(販売品)へ適用してはいけません。

QRC並列回路において、抵抗に流れる電流Irコンデンサに流れる電流Icとする ω=120πrad/s

RC並列回路において、抵抗に流れる電流Irコンデンサに流れる電流Icとする
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この時Icに流れる電流はV/Xcで求めるとおもうんですが何回計算してもなかなか答え(1.51A)と一致しません。
わからないのでどなたか計算式を教えてください

Aベストアンサー

80ωC=1.5080 A

Qインヒビタ-の防食作用と過電圧

基本的な質問ですみません。電気学会編「新しい電気化学」(培風館)の防食に関する項で、「インヒビタ-は、電気化学的には腐食反応の過電圧を増大させていることになる。」という文章がありました。この「過電圧の増大」と防食(吸着抑制)との関係が分かりません。よろしく御教授お願いいたします。

Aベストアンサー

自信ありにしておいてなんですが、以下の話が気に入った回答かは自信ないです。
「・・・電気化学的には・・」とありますが、今ひとつしっくりこない説明なのはこれが両者結果も原因も表してないからのような気がします。
電気化学において、電位制御はギブスの自由エネルギーを自由にコントロールすることに値します。つまり電位の変化によって通常起こらない反応を起こすことが出来ます。
吸着によって安定化された表面の、酸化還元反応における平衡電位が、無垢の表面と同じであると仮定します。その場合表面において反応が起きにくくなるのは、反応に対する活性化エネルギーが高くなるためです。ここで電気化学的に電位をコントロールして、反応を起こそうとすれば、防食前よりもより高いエネルギーを加える必要が生じます。例えば酸化させようと思えば、より高い正電位を印加しなければいけないわけで、逆に言えば電気化学的に安定な電位が広くなったことになります。このとき、対象である表面を持つ物質の電位と、反応速度の関係を図解すると以下のようになります。(A)は防食しない場合、(B)は防食後。

(A)
....../
_____/_____
..../
.../

(B)
........../
_ _______/_
./
/

X軸: 電位 Y軸: 反応電流(あるいは反応速度)
電位の中央が平衡電位とする
(...は図のスペースを作る都合上。無視してください)

(A)では電位を変えると比較的スムースに反応が進行します。一方(B)では、反応を起こすために平衡電位からある程度の電圧を加える必要があります。この平衡電位からのずれが過電圧なわけです。反応の活性化エネルギーが過電圧分に相当するわけです。つまり、
「防食は活性化エネルギーを上げることになる。電気化学的に表面で反応を起こすことが可能であるが、その場合にはより高い過電圧を必要とする。」
しかしながら、分子が吸着した場合には表面のエネルギーも、分子軌道と相互作用するために変化すると考えられます。つまり平衡電位そのものが変化することが予想され、インヒビターの役割は教科書が述べるほど単純ではないかもしれません。

自信ありにしておいてなんですが、以下の話が気に入った回答かは自信ないです。
「・・・電気化学的には・・」とありますが、今ひとつしっくりこない説明なのはこれが両者結果も原因も表してないからのような気がします。
電気化学において、電位制御はギブスの自由エネルギーを自由にコントロールすることに値します。つまり電位の変化によって通常起こらない反応を起こすことが出来ます。
吸着によって安定化された表面の、酸化還元反応における平衡電位が、無垢の表面と同じであると仮定します。その場合表...続きを読む

Q交流RLC回路のベクトル図の書き方で直列回路は「電流が等しいので電流を基準に書く」、並列回路は「電圧

交流RLC回路のベクトル図の書き方で直列回路は「電流が等しいので電流を基準に書く」、並列回路は「電圧が等しいので電圧を基準に書く」という説明をよく見るのですが

例えば画像の回路ですと電源に流れる電流は2Aです。抵抗に流れる電流はベクトル図より1.2Aでコンデンサに流れる電流は1.2Aでベクトル合成して2Aとなりますので
各素子に流れる電流は向きも大きさも違うのではと思ったのです

「電流が等しいので」「電圧が等しいので」とは一体何が等しいのでしょうか。

また、全てのベクトルを1つにまとめると訳のわからない図になってしまいます。
どこが間違っているのでしょうか
抵抗の電流→IR
抵抗の電圧→VR
コンデンサの電流→IC
コンデンサの電圧→VC
です。

ICとVRは同相なのではないでしょうか
VCとICは90度ずれるはずなのに違ってしまいます

Aベストアンサー

No. 2 です。 
2/12 の並列回路の図の数値がはっきりしませんが、一応、コイルの側の枝について3Ωの抵抗と4Ωのコイル、コンデンサ側の枝について1Ωの抵抗と1Ωのコンデンサとしておきます(コンデンサが√3Ωのようにみえるが、回路の右のベクトル図から見ると、1Ωのように見える)。惜しいところで、計算を間違えているようです。
ということで、計算してみると次のようになります。

この回路について、I1, I2 を求めると、

  I1 = 10/(3 + j4) = 2(3 - j4)/5
  I2 = 10/(1 -j1) = 5(1 + j1) (普通は、j1 とは書かないと思いますがここでは、jの係数をはっきりさせる意味で書いておきます。)
  I = I1 + I2 (計算してください。)
となります。この電流をもとに、各素子の電圧を求めると、

  VR = 3 x I1 = 6(3 - j4)/5, VL = j4 x I1 = 8(4 + j3)/5
  VR' = 1 x I2 = 5(1 + j1), VC = -j1 x I2 = 5(1 - j1)

となります。
あなたの疑問を解決するためには、少し回り道ですが、これらの値でいくつかのベクトル図を描いてみてください。

まず、I1 を複素平面に描く。それから、VR, VL を同じ複素平面に描く。すると、I1 と VR とが同じ向きになっていることが分かると思います。VL は、VR(I1) から、+90度回った方向に描かれていることもわかると思います。そして、2つの電圧を合成した結果は、10 + j0 となっているでしょう。
同じことを、I2, VR', VC でもします。すると、VC は、VR'(I2) から、- 90度回った方向に描かれていることが分かると思います。

今描いたベクトル図を、電流基準で見直します。ということは、ベクトル図の電流方向に実軸を合わせて、ベクトル図を見るということです。すると、電流、電圧の関係は同じでも、なんとなく見え方が違っていることが分かると思います。

これで、どうでしょうか。

並列回路の場合、各枝の電流が違っていますから、そのうちのどれかを基準にして、ベクトル図を描くのは良い方法ではないことが分かります。各枝の電圧は同じですから、それを基準にベクトル図を考えるのが良いということも分かると思います(ただし、慣れていないうちは、混乱するから、ベクトル図を描くときには、電流を基準にして描くことにしておいた方が安全だと思います)。

No. 2 です。 
2/12 の並列回路の図の数値がはっきりしませんが、一応、コイルの側の枝について3Ωの抵抗と4Ωのコイル、コンデンサ側の枝について1Ωの抵抗と1Ωのコンデンサとしておきます(コンデンサが√3Ωのようにみえるが、回路の右のベクトル図から見ると、1Ωのように見える)。惜しいところで、計算を間違えているようです。
ということで、計算してみると次のようになります。

この回路について、I1, I2 を求めると、

  I1 = 10/(3 + j4) = 2(3 - j4)/5
  I2 = 10/(1 -j1) = 5(1 + j1) (普通は...続きを読む

Q過電圧について教えて下さい。

過電圧に関していろいろな書籍を見てみたのですが、どうしても理解出来ません。
過電圧とは、電流Iが流れているときの電極電位と平衡電位との差である、というような説明がなされていますが、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%83%B3%E3%82%B9%E...​
ここに書かれているネルンストの式で左辺が平衡電位に相当し、この電位からのずれが過電圧に相当するわけですが、
ある電位にセットしたとき、最初は酸化還元にともなう電流が流れますが、しばらく時間が経つと右辺の第2項にあるように酸化種と還元種の濃度が変化するために、平衡電位がずれ、電流が流れなくなると思います。この過渡的にかかる平衡電位からのずれのことを過電圧だと思っていたのですが、

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%81%8E%E9%9B%BB%E5%9C%A7
しかし、ここの説明では、酸素発生の平衡電位が+1.23Vなのに、白金電極上では過電圧が存在するために、-0.4Vほど低くなる、というような解説がなされています。
この説明と上で書きました概念では全く別もののように思うのですが、これはどういうことなのでしょうか?
手元の本には上記のような感じで書かれてあったのですが、どのように解釈すれば良いのでしょうか?

過電圧に関していろいろな書籍を見てみたのですが、どうしても理解出来ません。
過電圧とは、電流Iが流れているときの電極電位と平衡電位との差である、というような説明がなされていますが、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%83%B3%E3%82%B9%E...​
ここに書かれているネルンストの式で左辺が平衡電位に相当し、この電位からのずれが過電圧に相当するわけですが、
ある電位にセットしたとき、最初は酸化還元にともなう電流が流れますが、しばらく時間が経つと右辺の第2項にあるように酸...続きを読む

Aベストアンサー

> 上の例でいうと、後者の意味での過電圧(電気分解のときの過電圧)に相当すると思うのですが、合っていますでしょうか?

あっていません.吸着種のボルタモグラムが,可逆系ならピーク電位が一致する,上下対称な形になるのはなぜでしょう?通常の拡散のある系でピークがずれるのは,拡散があるからです.

> 電気化学では過電圧という一つの用語が2つ異なる意味をもつ

解釈の問題ですけどね.

> これら以外にも別の意味をもっているということはないのでしょうか?

過電圧という言葉がですか?ならばないと思いますが.
他の言葉だと,「可逆」の意味が二種類ありますね.可逆反応という意味での可逆と,熱力学でいう準静的過程を意味する可逆のときと.後者の意味を理解して「可逆」という言葉を使っている人は少ないように思えてなりませんがw

Q電気ケーブル銅線(直径1,6mm,)許容電流27A?の抵抗値

2本で往復でなく、1本だけの値です。ゼロに近い値の計算は苦手ですのでお願いします。100メートル当りを教えていただければ、中学のオームの法則の学習に役立つかと思います。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

AWG14辺りですね。

1km辺り8.285オームですから、100mだと0.8オーム位です。
温度により抵抗値は変化しますので注意してください。

参考URL:http://homepage3.nifty.com/tsato/terms/awg.html

QZn電解の過電圧について。

はじめまして。
Znの電気化学反応で理解に苦しんでいるもので質問させていただきます。

アノードおよびカソードにZn板を用い、ZnSO4-H2SO4-アルコール類の電解浴を電解した際、平衡論で考えますと、Znの析出は水素発生の電位よりも卑な電位で起こります。
しかし、実際は水素過電圧がZn析出電位よりも卑なところにあるので、Znの方が優先的に析出します。NiやSnの電解でも同様に、水素過電圧の寄与で電解析出が可能です。

ここで疑問に思ったのですが、この水素過電圧というのがなぜ発生するのかということです。

Hgを用いたソーダ電解などでは、水素過電圧がかなり卑に偏倚してNaの電解採取も可能であると聞きましたが、それは、Hg電極表面の平滑さが起因しているとの見解のようです(他にも因子があるでしょうが、勉強不足です)。
しかし、Zn電解では表面粗さはあまり関係ないように思います。むしろ、水素イオンの拡散が関わっているのではないかと読んでいますが、確信には至りません。

どなたかこの手の内容に詳しい方がいらっしゃいましたらご教授願います。また、参考書などもありましたら紹介していただければ幸いです。

はじめまして。
Znの電気化学反応で理解に苦しんでいるもので質問させていただきます。

アノードおよびカソードにZn板を用い、ZnSO4-H2SO4-アルコール類の電解浴を電解した際、平衡論で考えますと、Znの析出は水素発生の電位よりも卑な電位で起こります。
しかし、実際は水素過電圧がZn析出電位よりも卑なところにあるので、Znの方が優先的に析出します。NiやSnの電解でも同様に、水素過電圧の寄与で電解析出が可能です。

ここで疑問に思ったのですが、この水素過電圧というのがなぜ発生するのかということです...続きを読む

Aベストアンサー

水素過電圧は「あると便利な理論」ですがその実態については完全にわかっていません。
ただ、温度や電流量、水溶液の濃度などのいろんな要因で変化するようです。

最も大きな要素はH2の体積でしょう。
Na+、Ag+、Cu2+、H+などのイオンは水溶液中では体積は無視できるものです。
しかし、H2のみが単体になると非常に大きな体積になります。
われわれは1気圧のもので実験をしているわけで、ルシャトリエの原理より、
H2 → 2H+ + 2e- へのバイアス(平衡を移動させる力)を
受け続けていることになります。
ですから、逆に、2H+ + 2e- → H2 は1気圧下では、過剰な電圧が必要なのです。

CuやAgの単体も体積があるので、わずかながらにこの現象が観察できるでしょう。
電極にHgを用いた場合は、Naなどはアマルガム(Hg合金)になり、体積変化は単体の
生成よりも小さくなります。ですから、Hg電極ではNaアマルガムが生成するのでしょう。

Q電気抵抗が小さい銅線に数十GVの高電圧、数mAの微小電流を印加する方法

電気抵抗が小さい銅線に数十GVの高電圧、数mAの微小電流を印加する方法


こんにちは、
下記を教えてください。
電気抵抗が小さい金属に数十GVの高電圧、数mAの微小電流を印加する方法


こんにちは、
下記を教えてください。
1.銅線等の電気抵抗が小さい金属に、図のように変圧器を通して、数十GVの高電圧、数mAの微小電流を印加することは可能でしょうか?
2.この図のR2には、実際に数十GVの高電圧、数mAの微小電流が印加されているのでしょうか?この図のL3を削除したら、急に電圧が下がります。やはりR2には高電圧は印加されていないのでしょうね?
3.この図のL3には、実際に数十GVの高電圧、数mAの微小電流が印加されていると思います。銅線をコイル状にすれば、数十GVの高電圧が印加されるのでしょうか?
4.この方法以外に、銅線等の電気抵抗が小さい金属に、この図のように変圧器を通して、数十GVの高電圧、数mAの微小電流を印加することは可能でしょうか?
5.銅線等の電気抵抗が小さい金属に、変圧器を通さないで、数十GVの高電圧、数mAの微小電流を印加することは可能でしょうか?直接、印加すれば可能でしょうね?

コイルL1,L2,L3の抵抗は0.1オームです。

電気抵抗が小さい銅線に数十GVの高電圧、数mAの微小電流を印加する方法


こんにちは、
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電気抵抗が小さい金属に数十GVの高電圧、数mAの微小電流を印加する方法


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2.この図のR2には、実際に数十GVの高電圧、数mAの微小電流が印加されているのでしょうか?この図のL3を削除したら、急に電圧が下がります。やはり...続きを読む

Aベストアンサー

直流電圧に対して低抵抗
交流、インパルスに対して高インピーダンス
を実現するだけならリアクトルでいい。

ただし、
大電圧に対して高抵抗、高インピーダンス
って条件が厳しい。
これは電流路を物理的に遮断することと一緒。
回路保護が目的なら、逆に大電圧で低インピーダンスになるバリスタとかを並列に挿入する。


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