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実験で、RLC回路の周波数応答を計算してグラフを書いたのですが、実験値と理論値が違いました。
理由の一つとしては、理想的な回路の場合内部抵抗がゼロとして考えていて、実験の回路の場合は素子には必ずしも微小内部抵抗がかかっているので、理論グラフとは違うのは分かります。
他に周囲の温度・湿度にも周波数応答は影響されるとも考えています。

質問の内容なのですが、RLC回路の周波数応答が、実験値のグラフが理論値のグラフと何故違うのか教えて貰えないでしょうか?
よろしくおねがいします。
R=1~10kΩ C=0.01μF L=22mHです。周波数は1.5kHzを発振して、実験内容は入力電圧と出力電圧の波形を観測して、グラフ用紙にスケッチするものでした。後、抵抗は可変抵抗器(スライド式可変抵抗器)を使って徐々に抵抗値を上げて(1kΩずつ)いって周波数特性も見るものでした。素子のメーカーは先生に問い合わせたのですが、よく分からないと言われました;;
後、他に実験シートを調べていくと、温度係数はゼロに近かったので、温度の影響は、ほとんど無いものと思われます。
なので、これ以外に理論的な原因を知りたいので、よろしくおねがいします。

A 回答 (3件)

R,L,Cの値に誤差が含まれていないかとか、測定器の誤差、信号発生器の誤差(周波数の誤差、場合によっては波形の歪み)といったあたりの検討はされているのでしょうか。

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前の回答は締め切られたのですね。

仕事が忙しかったもので反応できず、すみません。
素子値の誤差について、理解されていないようですね。

前の質問で詳しく回答が付いていますが、部品には誤差があります。
抵抗は可変抵抗のようですが、一般的に誤差が大きいです。20%以上あって普通です。
つまり、あなたが1kΩだと思って設定していても、800Ωかもしれないし、1.2kΩなのかもしれません。
正規分布になることが多いと思うので、誤差範囲は3σあたり(分からなかったらスルーしてください)でしょうから、実際はもっと1kΩに近いと思いますが、確率的に1.00000kΩとかでは有り得ないわけです。
その他の部品についても同様で、これが誤差となります。
固定抵抗なら0.5%品とかもありますが、その他の素子はそこまで狭いものは少ないと思います。
ですので、全素子値をとりあえず10%程度の誤差と考え、応答を計算してみてください。実測と近い値になりませんか?

原因は内部抵抗が支配的であるという意識が強いようですが、多分ほとんど効いていません。
素子値誤差の方が大きいはずです。

普通に考えて、共振周波数は前の回答で書かれた通りなので、おそらく時定数の測定かフィルタ回路(ローパスかな)なのだと思いますが、いかがでしょうか。
中学でこんな実験やるんですね。高専か大学だと思って回答してました。
中学生の回答なら、上記程度で良いと思います。高専以上なら、確率分布とか実装状態による寄生容量の影響くらいは考察しておいて欲しいところです。
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実験値は、いくらで誤差はいくらか、またどのような回路だったのか具体的に分かりませんので、正確なことは解答できません。

しかしこの数値であれば、共振周波数は10.731kHz になると思います。その値とどれくらいずれているのかによって原因が推測できます。また周波数応答は何を求めようとのか、質問内容も不明確です。もう少し具体的な質問であると良いですね。
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Q計算値と理論値の誤差について

交流回路の実験をする前に、ある回路のインピーダンスZ(理論値)を計算で求めたあと、実験をしたあとの測定値を利用して、同じ所のインピーダンスZ(計算値)を求めると理論値と計算値の間で誤差が生じました。
そこでふと思ったのですが、なぜ理論値と計算値の間で誤差が生じるのでしょうか?また、その誤差を無くすことはできるのでしょうか? できるのなら、その方法を教えてください。
あと、その誤差が原因で何か困る事はあるのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

LCRのカタログ値に内部損失や許容誤差がありますが、この誤差は
1.Rの抵抗値は±5%、±10%、±20% があり、高精度は±1%、±2%もあります。
2.Cの容量誤差は±20% 、+50%・ー20% などがあり
3.Lもインダクタンス誤差は±20%で、
3.C・Rは理想的なC・Rでは無く、CにL分、Lに抵抗分の損失に繋がる成分があります。
これらの損失に繋がる成分は、試験周波数が高くなると、周波数依存で増大します。
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理論値に対する測定値が±5%程度発生するのは常で、実際に問題にならないように、
LCRの配分を工夫すると誤差やバラツキを少なく出来ます。
 

Q共振回路のグラフのずれが生じる原因

図のような回路をもとに周波数fを30ほどの各点でVr、Vlcを測定し、その結果からアドミタンスYを求め、黒線のグラフを描きました。

次に、アドミタンスYは

|Y|=1/{R^2+(2πfL-1/2πfc)^2}^2

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これより求められた数式をグラフで描くと赤線になる。

問題は、なぜ違いが出たかなのですが、コードの接触不良で、実験途中に明らかにVr、Vlcの値が変わったため誤差がでた。 

このほかに何かありますか?教えてください。

Aベストアンサー

 下の回答者さんの回答のように、R/C/Lの公称値からのズレが比率として大きいと思いますが、付加的に電圧計の内部抵抗の影響の要因もあるかと思います。

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QLCR回路の過渡現象について

LCR回路の過渡現象について、
臨界制動となる抵抗値Rの測定値を見積もると、その値は、25Ωとなり、理論値は34Ωになりました。
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測定値と理論値の求め方はこれであっているんでしょうか。また、あっていたとしたら、この誤差は何に起因しているのか教えてください。

Aベストアンサー

http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/~phlabex/LabExercise/LCR/frame/lcr1nf.htm
ここに詳しく出てます。

参考URL:http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/~phlabex/LabExercise/LCR/frame/lcr1nf.htm

QRLC回路について。

実験で、RLC回路の周波数応答を計算してグラフを書いたのですが、実験値と理論値が違いました。
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他に周囲の温度・湿度にも周波数応答は影響されるとも考えています。

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よろしくおねがいします。

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周波数も、使った部品も、測定器も、測定環境もわからないので一般的な話しかできませんが。
計算した後、実際の素子を使って回路を組んで、実測したのですよね?
内部抵抗のみに着目されてますが、例えば、1000pFのコンデンサを使ったとして、静電容量は何pFですか? 10kΩの抵抗を使ったとして、電気抵抗は何Ωですか?
型式が分かっていれば、データシートを調べてみてください。
実験環境や測定器以外では、ここが最初に検討すべきところです。

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Qホイートストンブリッジの精度

ホイートストンブリッジで測定すると、精度がよいと聞いたのですが、それはなぜなんでしょうか?その理由を教えてください。お願いします。

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イメージとしてです。

初歩的な電気知識がある仮定で説明します。
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自分なりに調べたのですがわかりません。ご存知の方、参考になるホームページ等ありましたら教えてください。

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RもLもCも、それぞれが、それなりの性質を持った線形な受動回路素子ですが、RLC回路とまとめて言うときには、これらを組み合わせた2端子網あるいは4端子網をを意味していると思います。

これらの回路網の「特性を生かした用途」としていえるのは、電気・電子回路でのフイルタ(濾波器)と自動制御での制御要素になります。

フィルタは、周波数によって振り分けて通過させたり阻止したりする回路ですが、分類するとローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタがあります。
高周波信号(通信機器、ケータイなど)やオーディオ信号(トーンコントロール、イコライザーなども)などの回路に多用されています。

自動制御(制御工学)での制御要素としては、伝達関数と呼ばれますが、これもフイルタと同じに周波数応答と位相をコントロールする働きで、信号の応答を表します。制御の安定性や制御の早さなどに関係します。
遅れ要素は積分回路、進み要素は微分回路だったりします。

ありとあらゆる回路に使用されていますから、何でも(テレビやオーディオ、電源回路など)よいですから、実際の電機・電子機器の現物や回路図を見るようにすると良いと思います。

RもLもCも、それぞれが、それなりの性質を持った線形な受動回路素子ですが、RLC回路とまとめて言うときには、これらを組み合わせた2端子網あるいは4端子網をを意味していると思います。

これらの回路網の「特性を生かした用途」としていえるのは、電気・電子回路でのフイルタ(濾波器)と自動制御での制御要素になります。

フィルタは、周波数によって振り分けて通過させたり阻止したりする回路ですが、分類するとローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタがあります。
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Q共振回路の応用例

共振回路はどのようなことに応用されていますか?

携帯電話やラジオに使われていると聞くことはありますが、どのように応用されているか教えてください。


携帯やラジオ以外でも使われているもの、どのようにおうようされているか 教えてください。

Aベストアンサー

ラジオ等に使われる共振回路はインダクタンス(L)を持つコイルと、静電容量(C)を持つコンデンサで構成される回路で、きっかけの電力が与えられるとLとCの値に応じた周期で振動する電力を保つ回路です。

その周期(秒)はLとCの値によって決まります。
周期=2×π×√(L×C)で表されます。

またこれを1秒間の振動数(ヘルツ)であらわすと
周波数(f)=1/(2×π×√(L×C))となります。(中学校の時、無線の試験のため、この公式を覚えました)

以下は小学生の頃、工作で作りました。ゲルマラジオの回路です。バリコン(可変コンデンサ)とコイルでLC共振回路が入っています。
http://www.k5.dion.ne.jp/~radio77/guide/kouzou.htm


分かり易い応用例としては、以下のようなものがあります。
ビデオレンタル店等の万引き防止タグは、薄いシートにLC共振回路が描かれたものが商品に張り付けてあります。
店の出口のゲートでは、この回路に共振する周波数の電波が放出されていて、この共振回路の共振を検出すると警報音がなる仕組みになっています。

自動車のスマートキー(鍵をささずに、スマートキーを持っているだけでエンジンを掛けることが出来る)も、キー内部にLC共振回路が内蔵されています。自動車からある周波数の電波が発せられていて、キー内部のLC共振回路が「発電」します。
キーは発電した電力を使って、コード(暗号)を自動車に向けて電波で送ります。暗号が正しければ、車はエンジンをかけることを許可します。(持ち歩くキー自体は必ずしも電池は必要でないところがポイントです)

実際の応用例は、無線機など電波を使う機器だけでなく、普通のオーディオ機器にも有線電話にも、テレビにもあらゆるところで使われていますので、興味があれば勉強してみてください。

ラジオ等に使われる共振回路はインダクタンス(L)を持つコイルと、静電容量(C)を持つコンデンサで構成される回路で、きっかけの電力が与えられるとLとCの値に応じた周期で振動する電力を保つ回路です。

その周期(秒)はLとCの値によって決まります。
周期=2×π×√(L×C)で表されます。

またこれを1秒間の振動数(ヘルツ)であらわすと
周波数(f)=1/(2×π×√(L×C))となります。(中学校の時、無線の試験のため、この公式を覚えました)

以下は小学生の頃、工作で作りました。ゲルマラジオの回路で...続きを読む

QRCL回路(直列)について・・・

RCL回路のコイルの内部抵抗(1300Ω)を考慮するとコイルのインダクタンスってどういうふうに表せますか?コイルを測定すると内部抵抗が含まれた状態の値が出るのではないですか?高校の参考書とかを見てみたのですが分からないので教えてください!お願いします。

Aベストアンサー

コイルのインダクタンスだけなら、RCL回路と無関係ですね?
インダクタンスはコイルの持つ性質(磁界と電界の関係)を現すものですので、L[H(ヘンリー)]としか言いようがありません。
抵抗成分である、インピーダンス(Z)を知りたいのでしょうか?
それならば、Z=R+ωL[Ω]で現されます。(ω=2Πf)
コイルを測定するというのは、テスターで測定するということでしょうか?
だとすれば、1300[Ω]にしかなりませんよ。
コイルやコンデンサの威力が発揮されるのは交流電源をつないだ時だけですから、直流で測定するテスターでは内部抵抗分しか測定できません。

ご質問の意図に合っていますか?

Q電気回路図を書けるフリーソフト。

レポートを書くときに、ワードか何かで書こうと思ってるのですが、電気回路を書かないといけないんです。
電気回路を書けるフリーソフトあれば、教えてください!!

Aベストアンサー

http://www.vector.co.jp/soft/win95/business/se127636.html
これを使ってレポートを書いたことがあります。
OLE対応で便利です。

Qオシロスコープのカップリング

オシロスコープの設定で、
“DCカップリング”か“ACカップリング”かを
設定する項目があるのですが、
どの様に使い分ければいいのでしょうか。
測定する波形によって使い分けるのだと思うのですが、
単に直流波形を測定する時はDCカップリング、
交流波形を測定する時はACカップリング
ではダメなのでしょうか?

Aベストアンサー

オシロスコープで観測するものは、交流信号であることがほとんどです。(まれに直流信号も観測します)
交流信号は、グランドを中心に振幅をもっているものもあれば、ある直流電位を中心に振幅を持っているものもあります。

DCカップリングで波形を観測すると、直流成分も同時に観測することができます。
例えば、直流2Vに500mV(P-P)の信号が乗っている波形を観測すると、その信号はグランドラインより2V上昇したところで500mV(P-P)の振幅を見せます。
同じ信号をACカップリングで観測すると、直流成分の2V(DC)が排除されるので、グランドライン上で500mV(P-P)の振幅を見せます。

DCカップリングとACカップリングの使い分けですが、基本的には信号を観測するという特性上、ACカップリングで良いかと思います。しかし、周波数が低くなると(100Hz以下では注意)、カップリングにコンデンサを用いているため、正しい振幅を表現しきれない可能性がでてきます。そのような時は、DCカップリングにします。
DCカップリングで不都合が生じるのは、小さい交流信号が大きな直流成分に乗っているときです。
例えば、直流10Vに100mV(P-P)の信号が乗っていると、VOLTS/DIVは、50mVか20mVにしないと信号をきれいに見ることができません(1倍プローブ時)。しかし、直流成分が10Vもあるので、信号が管面からはみ出して見えなくなってしまいます。
これくらい信号と直流成分に差があると、グランドラインを調整しても、まず、信号を見ることはできないでしょう。

要は、信号が最もきれいに見える状況を作り出せれば良いのです。

オシロスコープで観測するものは、交流信号であることがほとんどです。(まれに直流信号も観測します)
交流信号は、グランドを中心に振幅をもっているものもあれば、ある直流電位を中心に振幅を持っているものもあります。

DCカップリングで波形を観測すると、直流成分も同時に観測することができます。
例えば、直流2Vに500mV(P-P)の信号が乗っている波形を観測すると、その信号はグランドラインより2V上昇したところで500mV(P-P)の振幅を見せます。
同じ信号をACカップリングで観測すると、直流成分の2V(...続きを読む


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