RC回路の原理

【RC回路の原理】電流波形や電圧波形について解説します!

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困っている人

電子回路を勉強していく中で「RC回路」がよく出てくるけど、理屈が分からない。
どんな原理なんだろう?

こんな疑問を解消します。

電子回路の基本となる『RC回路』は、実際の回路でもよく使用されています。

しかし、原理が分かっていない方も多いですよね。

 
そこで今回は、『RC回路の電流波形や電圧波形』について解説します!
 

本記事の内容・ RC回路とは
・ 電流波形
・ 電圧波形
・ 時定数
・ まとめ
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RC回路とは

RC回路
RC回路とは、『電源・抵抗・コンデンサの順番で直列に構成される回路』です。

RとCについては、以下の頭文字から取られています。

RCの意味

R:Resistor(抵抗)

C:Capacitande(コンデンサ)

 

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もっぷ

このRC回路について、まずは電流波形を見ていきましょう。

 

電流波形

RC回路の電流波形
入力電圧VINが5Vに立ち上がった際、電流も一時的に流れています。

しかし、その後すぐに流れなくなり、入力電圧VINが0Vに立ち下がった際に逆方向に電流が一時的に流れています。

 
これは、コンデンサの『交流成分だけ電流を通す性質』により、電圧が変化した『0V → 5V』『5V → 0V』の際だけ電流が流れているのです。

コンデンサの性質

交流成分のような電圧が変化した際にだけ電流を通す。

 

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もっぷ

コンデンサの性質をしっかり押さえた上で、電圧波形に移りましょう。

 

電圧波形

RC回路の電圧波形
入力電圧VINに対して、出力電圧VOUTは少し遅れて立ち上がっていることが分かります。

これは、コンデンサに電流が流れている際に『コンデンサに電荷が溜まっていくことによって電圧が上昇している』のです。
 
 
【電圧の立ち上がり】RC回路において電荷が溜まる原理
 
それに対して、入力電圧VINが立ち下がった際には、『コンデンサに溜まっていた電荷が抜けていくことによって少し遅れて電圧が下がっている』のです。
 
 
【電圧の立ち下がり】
RC回路において電荷が抜ける原理
 
これは感覚的に分かると思うのですが、『電源0V』であるのに対して『コンデンサ5V』であるため、当然コンデンサから電源に電荷が流れていきます。
 

時定数

費用
時定数とは、『過渡状態から定常状態までの変化の速さを表わす量』を意味します。

時定数が大きければ過渡状態から定常状態になるまでの時間も早くなるのです。

 
RC直列回路では、時定数は『 R × C 』となり、今回の場合では『10k × 10μ = 100mm Sec』となります。

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もっぷ

時定数は大学受験でも出てくるため、常識として押さえておきましょう。

 

まとめ

まとめ
いかがでしたでしょうか。

電子回路を設計する上で『RC回路は必須の知識』です。

RC回路の原理をしっかりと理解しましょう。

この記事が、皆様のお役に立てば幸いです。

\クランプ回路・ブートストラップ回路など/

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