設問(a)の結果より、図1のb-c-d間のΔ結線(3μF×3)を、中性点oを介した容量9μFずつのY結線3本(b-o、c-o、d-o)に置き換える。すると図1全体は次の構成になる。
・a-b間:9μF(元の回路の素子)
・b-o間:9μF(Y変換で得た枝)
・a-c間:18μF(元の回路の素子)
・c-o間:9μF(Y変換で得た枝)
・o-d間:9μF(Y変換で得た枝、これが端子dへの唯一の接続)
図3を用いて、図1の端子b-c-d間をY結線回路に変換したとき、図1の端子a-d間の合成静電容量C0の値[μF]として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
設問(a)の結果より、図1のb-c-d間のΔ結線(3μF×3)を、中性点oを介した容量9μFずつのY結線3本(b-o、c-o、d-o)に置き換える。すると図1全体は次の構成になる。
・a-b間:9μF(元の回路の素子)
・b-o間:9μF(Y変換で得た枝)
・a-c間:18μF(元の回路の素子)
・c-o間:9μF(Y変換で得た枝)
・o-d間:9μF(Y変換で得た枝、これが端子dへの唯一の接続)
a-o間には、a-b-oを通る経路とa-c-oを通る経路の2つがあり、これらは並列である。
経路1(a-b-o、直列): (9×9)/(9+9) = 81/18 = 4.5 μF
経路2(a-c-o、直列): (18×9)/(18+9) = 162/27 = 6.0 μF
これらが並列なので、a-o間の合成容量は 4.5 + 6.0 = 10.5 μF
最後に、a-o間(10.5μF)とo-d間(9μF)が直列になるので、
C0 = (10.5×9)/(10.5+9) = 94.5/19.5 ≈ 4.846 μF
したがって最も近い値は(3)4.8である。
3.0
3.0μFは、a-o間でa-c-o経路の6.0μFを見落とし、a-b-o経路4.5μFだけをo-d間9μFと直列合成した4.5×9/(4.5+9)=3.0μFに一致する。並列経路を一つ欠くため誤り。
4.5
4.5μFは、a-b-o経路の部分合成容量(9μFと9μFの直列)の値そのものであり、端子a-d間全体の合成容量C0ではない。部分計算結果と最終結果を混同した値と考えられる。
4.8
4.8μFが正しい。a-b-o経路(4.5μF)とa-c-o経路(6.0μF)の並列合成(10.5μF)を、さらにo-d間(9μF)と直列合成すると、C0=94.5/19.5≈4.846μFとなり、最も近いのは4.8である。
6.0
6.0μFは、a-c-o経路の部分合成容量(18μFと9μFの直列)の値そのものであり、端子a-d間全体の合成容量C0ではない。部分計算結果と最終結果を混同した値と考えられる。
9.0
9.0μFは、設問(a)で求めたY結線の1枝あたりの容量Cの値と一致するが、端子a-d間全体の合成容量C0の計算結果(約4.8μF)とは異なる。設問(a)の答えと設問(b)の答えを混同した値と考えられる。
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