図の回路で正しいのはどれか。

解説

RC高域通過回路において、遮断周波数（-3dB周波数）は、出力電圧が入力電圧の1/√2倍（約70.7%）になる周波数と定義されています。これは、出力電力が最大電力の半分になる周波数に相当します。

選択肢ごとの解説

• 1. この回路は抵抗RとコンデンサCが直列に接続され、出力がコンデンサCの両端から取り出されているため、高周波成分ほど出力が大きくなる高域通過回路（ハイパスフィルター）として機能します。正しくは：この回路は高域通過回路として機能する。選びやすい理由：RC回路はよくフィルタ回路として使われるため、低域通過回路も高域通過回路も混同しやすい。混同注意：低域通過回路と高域通過回路の構成
• 2. RC回路の時定数（τ）は、コンデンサの容量Cと抵抗Rの積（τ = RC）で表されます。和ではありません。正しくは：回路の時定数はCとRの積で表される。選びやすい理由：電気回路における定数の表現として、和や積のいずれかを用いることがあるため、直感的に誤った方を選んでしまう。混同注意：時定数の計算式（積と和の混同）
• 3. 高域通過回路に矩形波を入力した場合、出力されるのは微分された波形（微分波形）です。積分波形は低域通過回路に矩形波を入力した場合に得られます。正しくは：矩形波を入力すると微分波形が出力される。選びやすい理由：RC回路の応答として微分回路や積分回路が関連するため、どちらの波形が出力されるか混同しやすい。混同注意：微分回路と積分回路の出力波形
• 4. 遮断周波数f_cはf_c = 1/(2πRC)で定義されます。したがって、Cが大きくなると分母が大きくなるため、遮断周波数は低くなります。正しくは：Cの容量が大きいほど遮断周波数は低くなる。選びやすい理由：RC回路の特性と各パラメータの関係を正確に覚えていないと、直感的な誤解が生じやすい。混同注意：遮断周波数とC、Rの関係
• 5. 正解。遮断周波数（-3dB周波数）の定義により、この周波数では出力電力は最大電力の半分となり、出力電圧は入力電圧の1/√2倍（約0.707倍、または-3dB）になります。これは高域通過回路、低域通過回路ともに共通の定義です。

国試ポイント

電気回路図を見て、その回路の種類（高域通過/低域通過）、時定数、遮断周波数、入力波形に対する応答（微分/積分）といった基本的な特性を正確に理解しているかが問われています。特に遮断周波数における電圧比は、フィルタ回路の基本として重要です。

混同注意

RC回路における低域通過と高域通過の構造、時定数の計算式、微分回路と積分回路の出力波形、遮断周波数と各定数（R, C）の関係、遮断周波数における電圧比と電力比。

次に同じ論点が出たら

同様の問題が出題された場合、まず回路の構成から高域通過か低域通過かを判断し、次に時定数、遮断周波数、波形応答の基本的な公式と特性を正確に当てはめて判断します。特に遮断周波数における電圧・電力の定義は頻出事項です。

関連知識

電気回路の基礎、RCフィルタ回路、時定数、遮断周波数、デシベル表記、微分回路、積分回路、周波数応答。