Question

みみ

ダイオードと豆電球の問題なのですが、Ⅲで答えがそのようになる理由がわからないので説明して頂きたいです。よろしくお願い致します。

第2問
ダイオードは,順方向に電圧を加えると, 流れる電流が電圧とともに急激に増大する特性をもつ。電球は,電圧
の上昇とともに熱としてエネルギーが失われるために、電圧とともに電流の上昇が徐々にゆるやかになる。電流と
電圧の特性が図2-1の曲線で表されるダイオード1個 (D)と、電流と電圧の特性が図2-1の曲線bで表され
る特性の等しい電球 2個 (L, Lg)を, 図2-2のように起電力 V で内部抵抗が無視できる直流電源と接続した。
直流電源の電極側の点Bは接地した。 以下で、ダイオード、電球の抵抗値とは,それらの両端の電圧を,それら
に流れている電流で割ったものとして定義する.
I
図2-1に示す特性のダイオードと電球について以下の問いに答えよ。
(1) ダイオードの両端の電圧が0.70Vのときのダイオードの抵抗値はいくらか、 図2-1のグラフから読み
取った値を使って有効数字2桁で求めよ.
(2)電圧が上昇するにつれて,ダイオードの抵抗値はどのように変化するか、以下の選択肢から選べ.
(ア) 急激に増大する (イ) 急激に減少する (ウ) 変化しない
(3)電球の両端の電圧が0.30Vのときの電球の抵抗値はいくらか。 図2-1のグラフから読み取った値を
使って有効数字2桁で求めよ.
(4) 電圧が上昇するにつれて、 電球の抵抗値はどのように変化するか、以下の選択肢から選べ.
(ア) 急激に増大する (イ) 急激に減少する
(ウ) 変化しない
-4-
九州工改題)
電流
[A]
3.0
2.0
1.0
Dale
A.
0
1.0
0
0.5
電圧[V]
図2-1
直流電源
V [V]
B
L1
L2
図 2-2
-5-
b
1.5
2.0
A 09
1124
D
076

II
求めることで, L1, L2 の消費電力を求めたい。 以下の問いに答えよ.
図2-2に示す回路において,起電力 V の値が2.0V のときに, 点Aを流れる電流Iと点Aの電位Vを
(1) まず, 点Aの電位Vを接地点からの電位の上昇として考える 点Aを流れる電流は, ダイオードと電
球を流れる電流の和に等しい, いま, 点Aの電位Vを, V = 0.90V であると仮定しよう すなわち, ダ
イオードDと電球 L はともに電圧 V = 0.90V が加えられているとする. このとき, 点 A を流れる電流
の大きさはいくらか、求める電流の大きさを図2-1のグラフから読み取り,有効数字2桁で求めよ.
②2 直流電源の起電力を変化させて点Aの電位VをV=0から上昇させたとき,ダイオード D と電球 L
を流れる全電流Iと点Aの電位Vとの関係を示す曲線を図2-1を用いて求め,概略を描け.
(3)次に,点の電位を起電力Vからの電位の降下として考えよう。点Aを流れる電流Iは,電球 L2 を
流れる電流に等しい。したがって、点Aの電位Vは、起電力 V の値 2.0Vより電球L2の両端の電圧だ
け低下した値として与えられる。電球L』の抵抗値をRとして,電球L2を流れる電流 I と点 A の電位
V, Vo の関係を記せ.
(4)前問で求めた関係式を表すグラフを図2-1を用いて求め, 概略を描け.ただし,設問 II(2)で描いたグ
ラフに重ねて描け.
(5)設問IIの(2)と(4)で描いた2つの曲線の交点の電圧V と電流IはV=0.76VI 1.40Àになる.L1
の消費電力 P1とL2の消費電力 P2 を求めよ.
Ⅲ起電力 V を0から徐々に上昇させたとすると、電球L と L2 の明るさはどのように変化するか. 50字程
度で記述せよ.
No.
Date
IIT

4
第2問 (2004 九州工 改題)
I (1) 特性 で V = 0.70Vの電流を読むとI=0.20A であるので
V
0.70 V
R=
= 3.52.
I
0.20 A
(2)(イ)
(3)特性bでV=0.30V の電流を読むと I = 0.60A であるので
R=
V 0.30 V
I 0.60 A
= 0.50Ω.
(4) (ア)
Ⅱ (1) V=0.90V のとき, D に 1.00 A, L1 に 1.20 A, 合計で I = 2.2A.
(2)V=V に対する特性 a, b の電流 Ia, I を読み取り, 点 (Vi, Ia + Ib) を
プロットし、これを V を変えて繰り返す (特性 a, b の縦軸方向の和をとる)
ことで下図のcを得る.
上昇
電流
[A]
3.0
20
2.0
1.0
0
a
0
0.5
1.0
1.5
2.0
電圧[V]
Voからの
低下
(3) V=Vo-RI.
(4)特性上の点 (Vi, Ii) を定め, (Vo-Vi, Ii) をプロットし,これを特性 b
上の点を変えて繰り返すことで上図のdを得る.
(5)交点のV = 0.76V は L の電圧 V1であり, L1 の電流はV=0.76V で
の特性 bの電流を読んで I = 1.1A. よって P1 = Vi
= 0.84W. 交点
の I = 1.40AはL2の電流I2であり, L2 の電圧は V2 = Vo-V1 = 1.24V.
よって, P2 = V22=1.7W.
Ⅲ Vo が 0.8V 程度まではL1, L2 は同じ明るさで, それを超えるとL」は徐々に
明るくなり, L2 は急激に明るくなる.