(1) 電気回路の問題の解決のコツ
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電気回路とは、 必ず電源を含む次の要素たちを導線でつないだものである。
電源 : 電池や発電機が担う。
電位差
を作る。直流電源 と 交流電源がある。
レジスタンス : 抵抗器やフィラメントが担う。
それぞれ独自の抵抗
を持つ。電気エネルギーを熱や光のエネルギーに変換する。
電圧が一定の時に、 電流
の大きさを調節する。キャパシタ : コンデンサが担う。
電気を蓄える。
それぞれに特有の静電容量
を持つ。最大貯蓄電荷量
は、
で表される。キャパシタを流れる見かけの電流
は、 次のように表される。
キャパシタが蓄えている静電エネルギー
は次の式で与えられる。
キャパシタの最大貯蓄静電エネルギー
は次の式で与えられる。
直流回路では、 単独並列では使用されない。
インダクタ : コイルが担う
電流の変化を少なくする。
それぞれに特有の自己インダクタンス
を持つ。
直流回路には使用されない。
アンプ : 増幅素子が担う。
他からの電源を用いて、 電圧や電流を大きくする。
以上の項目のうち、 一般的に変化しないとされるもの ;

以上の項目のうち、 一般的に変化するもの ;

オームの法則 :
は、 次のようにも書くことができる。
直列は、 次の式を立てること。


並列は、 次の式を立てること。



まず、 オームの法則を、 「 レジスタンスとキャパシタを直列に繋いだ直流回路 」 に拡張してみよう。 それは、 次の式
で表される。
の両辺 を 時間
で微分すると、

この式から、 この回路における、 電流の、 時間による変化がわかる。
これを、
に代入すると、
この式から、 キャパシタに蓄えられる電荷量の、 時間による変化がわかる。
は 「 時定数 」 と言われている。 回路の応答の速さを表す指標である。さて、
両辺に
をかけると、

は、 レジスタンスが電気エネルギーから変換した熱や光のエネルギーの和を表す。
は、 キャパシタが蓄えている静電エネルギーである。 電力量とは、 電源が供給した電気エネルギーのこと、 または、 電流がした仕事のことで、 単位は、
。 したがって、 式
は、 エネルギー保存の法則を表している。
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