直流回路問題の応用
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2013.09.22


     

上記のような直流回路があるとき、
   (1) それぞれの抵抗器の中をどれだけの電流がどちら向きに流れているのでしょうか?
   (2) 全ての抵抗器の総合抵抗(インピーダンス)はいくらでしょうか?


電流を次のように置きます。
     
キルヒホッフの第1および第2法則より、次の から が成り立ちます。
     
     

から より、
     

     
  したがって、
     

Maxima を用いて逆行列を求めます。
次のように入力して、 それぞれ リターンキー を押します。
T : matrix ( [-4, 1, 0, 1, -1], [1, -4, 1, 0, -2], [0, 1, -4, 1, -1], [1, 0, 1, -4, 0], [1, 2, 1, 0, 4] ) ;
invert(T) ;
すると、 次のように出力されます。
      
したがって、 は次のようにして求まります。
     

したがって、 要素回路内の電流は次のようになります。
     
     
     

したがって、 (1)の答えは次の図のようになります。 単位は A です。

     

全てのレジスタンスを総合したインピーダンス ( 総合抵抗 ) は、 次のようになります。
     
これが(2)の答えです。