電験3種【理論】、わかりやすい直流回路の重要ポイントまとめ④

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電験3種【理論】、重要ポイントをわかりやすく詳しく解説していきます!

それでは直流回路の重要ポイントの学習スタート!

今回、学習すること

①短絡と開放

   電気回路における短絡と開放について学びます。

②重ね合わせの理(重ねの理)

   回路に複数の電源がある場合の、電流の計算方法について学びます。電気回路が複雑な   とき、電源が単独にあるとして別々に電流を求めて合計することができる

③池の内部抵抗とテブナンの定理(等価電圧源定理)

   電池の内部抵抗と、テブナンの定理を使って複数の抵抗や電源を合成する方法を学びます。

④ミルマンの定理(全電圧の定理)

   ミルマンの定理を使って、電源と抵抗が並列になっている回路の全電圧を計算する方法を学びます。

⑤ブリッジ回路

   ブリッジ回路と、その平衡の条件について学びます。

⑥抵抗の△-Y変換

   △接続とY接続の等価交換について学びます。

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短絡と開放

重要度 ★★★

短絡

電気回路において、短絡とは①電気回路の2点以上を導線で接続すること②導線に置き換えることを意味します。

短絡すると抵抗0Ωの経路がつくられることになります。

開放

開放とは、電気回路の導線を切り取ることをいいます。

開放すると電流の通り道がなくなるので、無限大のがされたこととりじ意味になります。

重ね合わせの理(重ねの理)

重要度 ★★★

重ね合わせの理とは、複数の電源が回路網にあるとき、回路網の任意の枝路に流れる電流は、各電源が単独にあるときに、それぞれの枝路に流れる電流を合計したものに等しいことをいいます。

ポイント!

網のように複雑な電気回路を回路網といいます。

枝路とは、枝のように分岐した電流の通り道(導線)のことをいいます。

電池の内部抵抗とテブナンの定理 (等価電圧源定理)

重要度 ★★

電池の内部抵抗

電池のような電源は,起電力E[V]と内部抵抗r[Ω]の直列回路で表現することができます。

電池に外部抵抗R[Ω]を接続したとき、電流が内部抵抗を通るので、内部抵抗r[Ω]による電圧降下が生じて、端子電圧は起電力よりも少し弱まります。

内部抵抗が無視できるほど小さいときは、ないものとして扱うことがあります。

テブナンの定理

回路網中のある抵抗に流れる電流を求めたいときテブナンの定理が役に立ちます。

ミルマンの定理(全電圧の定理)

重要度 ★

ミルマンの定理は、電源と抵抗が並列になっている回路の全電圧を求める定理のことです。

ブリッジ回路

重要度 ★★★

ブリッジ回路(ホイートストンブリッジ)の平衡条件


ブリッジ回路とは、直並列回路の中間点を橋渡ししている回路をいいます。

斜めに向かい合った抵抗を掛け算した値が等しいとき、橋の部分には電流が流れません。

このようになる条件を、ブリッジの平衡条件といいます。

ポイント!

橋の部分に電流が流れないということは、この使われない橋を取り外しても、電流の分布(どの枝にいくらの電流が流れているか)は変化しないことになります。


ブリッジ回路の平衡条件は利用できるだけでなく、証明できるようにしておきましょう。

抵抗の△-Y変換

重要度 ★★★

△接続(結線または三角結線)、Y接続(Y結線または星型結線)といいます。

この2種類の接続は、相互に等価変換できます。

変換をすると,複雑な回路が簡単になることがあります。

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