問題

方針
「交流の瞬時値」の合成の問題です。(平成18年問8と同じ問題ですが、選択肢の順番が違います)
「2つの式のベクトル和」を使って合成の交流正弦波を求めたいと思います。
解法
「交流の瞬時値」
正弦波交流のある時点での値。
位相が進んでいる:+θ、t=0での波形は正の位置にある。
位相が遅れている:-θ、t=0での波形は負の位置にある。
$\displaystyle e=E_msin(ωt+θ) \ [V] $
$E_m$:最大値電圧 [$V$]
$ω$:角周波数 [$rad/s$]
$t$:時間 [$s$]
$θ$:位相 [$rad$]
「2つの式のベクトル和」
以下の合成電圧正弦波を求める。
e1=Esin(ωt+θ) [V]
e2=√3Esin(ωt+θ+π/2) [V]
e1を基準とすると、e2は最大値が√3倍で、位相がπ/2進んでいる。
ベクトル図に示すと、横軸にEを取ると、90°進んでいるので、縦軸に√3Eの合成ベクトルとして表現できる。
1:2:√3の三角形として表せるので、最大値の合成電圧は2E、位相差は60度(π/3)進んだ正弦波として表せる。
e=2Esin(ωt+θ+π/3) [V]

上記の通り、e1とe2の合成正弦波vは以下となります。
e1=Esin(ωt+θ)
e2=√3Esin(ωt+θ+π/2)
v=2Esin(ωt+θ+π/3)
問題文に当てはめると、合成電圧vの最大値はe1の2倍となるので、(ア)は2となります。
位相はe1を基準とするとπ/3進んでいるので、(イ)はπ/3、(ウ)は進みとなります。
解答
(ア)~(ウ)すべてを満たすのは(3)となります。