問題コンデンサの損失角を測るシェーリングブリッジについて、4辺を AB、BC、AD、DC とする。AB には損失のある被測定コンデンサ(静電容量 Cx と等価直列抵抗 Rx の直列)、BC には抵抗 R2 = 1 kΩ、AD には損失のない標準コンデンサ Cs = 100 pF、DC には抵抗 R4 = 5 kΩ とコンデンサ C4 = 0.02 μF の並列を接続した。電源は A−C 間(周波数 50 Hz)、検出器は B−D 間である。検出器の電流が 0 になったとき、被測定コンデンサの誘電正接 tanδ(= ωCxRx)として正しいものを選べ。
- a0.005
- b0.01π
- c0.02π
- d0.1π
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正解:b. 0.01π
正解は「0.01π」。平衡条件 Z_AB×Z_DC = Z_BC×Z_AD から、Cx = CsR4/R2 = 500 pF、Rx = R2C4/Cs = 200 kΩ が得られる。よって tanδ = ωCxRx = ωC4R4 となり、ω = 100π rad/s より tanδ = 100π×0.02×10⁻⁶×5×10³ = 0.01π(約 0.031)である。「0.005」は誤り。0.005 は ω の代わりに周波数 50 Hz を用いて 50×C4R4 とした値で、2π の係数が抜けている。「0.02π」は誤り。0.02π は C4R4 の計算を 2×10⁻⁴ とした誤りで、0.02 μF×5 kΩ は 1×10⁻⁴ s である。「0.1π」は誤り。0.1π は C4 を 0.2 μF として計算した値のように、単位換算を誤った結果である。
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