図A の単パルスvi を図B の回路に入力したとき、図C の出力波形vo が得ら…
図A の単パルスvi を図B の回路に入力したとき、図C の出力波形vo が得られた。抵抗R［kΩ］に最も近いのはどれか。
- ⑴ 1時定数を実際より短く読み取った場合の値です。図Cの減衰は、1 kΩに相当するほど急峻ではありません。
- ⑵ 3図Cから読み取った時定数τを図Bの静電容量Cで割るとR＝τ/C≒3 kΩとなり、出力波形の減衰の速さと一致します。
- ⑶ 5時定数を少し長めに見積もると出てくる値ですが、最大値の約37％まで落ちる時間と合いません。
- ⑷ 10時定数をほぼ1桁長く見積もった場合の値です。この抵抗では出力の減衰がはるかに緩やかになり、図Cの波形と合いません。
- ⑸ 30時定数が最も長くなる選択肢で、単パルスの幅の中でほとんど減衰しない波形になります。図Cとは明らかに異なります。
この問題は別冊の図版（写真・標本・心電図など）を見て答えます。図版は転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも所見の読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は⑵です。この回路はコンデンサと抵抗を組み合わせた過渡回路なので、出力波形の減衰の速さが時定数τ＝CRで決まります。図Cの出力波形から、最大値の約37％（1/e）まで減衰するのに要する時間を読み取って時定数を求め、図Bに示された静電容量Cで割ればR＝τ/Cが得られます。読み取った時定数をこの式に入れると約3 kΩとなり、選択肢では⑵が最も近い値です。抵抗が大きいほど時定数が長く、波形の減衰がゆるやかになる関係を押さえておきましょう。
出典：厚生労働省ホームページ（https://www.mhlw.go.jp/seisakunitsuite/bunya/kenkou_iryou/iryou/topics/tp260424-06.html）を加工して作成