電子回路のための基礎知識③【重ね合わせの理,テブナンの定理など】

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工学

 電子回路のための基礎知識③です.復習として,電子回路に必要な基礎知識を示しています.知らなかったり忘れている内容がある場合は,電子回路を勉強する前に復習することをおすすめします.


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キルヒホッフの法則

 キルヒホッフの法則は電気回路の基礎です.キルヒホッフの法則は以下の2つからなります.

 キルヒホッフの第1法則:流れ込む電流の総和は,出ていく電流の総和に等しい
 キルヒホッフの第2法則:回路で一回りしたときに,起電力の総和と電圧降下の総和は等しい

重ね合わせの理

図 重ね合わせの理

 重ね合わせの理を上図に示します.重ね合わせは複数の電源を持つ回路の,ある点で流れる電流は,各電源ごとに求めたその点で流れる電流の総和に等しいという理論です.重ね合わせの理は受動素子のみで構成される回路で成り立ちます (能動素子でも受動素子のみで構成される等価回路に変換する場合は成り立つ).

テブナンの定理

図 テブナンの定理

 テブナンの定理は上図のように複雑な回路を簡単な電源とインピーダンスの等価回路に変換してあるインピーダンスに流れる電流を求める定理です.テブナンの定理は受動素子のみで構成される回路で成り立ちます (能動素子でも受動素子のみで構成される等価回路に変換する場合は成り立つ).

ノートンの定理

図 ノートンの定理

 ノートンの定理はテブナンの定理に似た定理で,図のように複雑な回路を簡単な電流源とアドミタンスの等価回路に変換してあるアドミタンスにかかる電圧を求める定理です.

集中・分布定数回路

 実際の回路は導線に抵抗・キャパシタンス・インダクタンスの成分を持っています.これらの成分を考慮しない回路を集中定数回路,考慮した回路を分布定数回路といいます.集中定数回路のほうが解くのが簡単ですが,長い伝送線路や高周波で駆動する回路では,導線の影響を無視できないため分布定数回路で解析をする必要があります.

まとめ

  • キルヒホッフの第1法則:流れ込む電流の総和は出ていく電流の総和に等しい
  • キルヒホッフの第2法則:回路で一回りしたときに起電力の総和と電圧降下の総和は等しい
  • 重ね合わせの理:複数の電源を持つ回路のある点で流れる電流は,各電源ごとに求めたその点で流れる電流の総和に等しい
  • テブナンの定理:複雑な回路を簡単な電源とインピーダンスの等価回路に変換してあるインピーダンスに流れる電流を求める定理
  • ノートンの定理:複雑な回路を簡単な電流源とアドミタンスの等価回路に変換してあるアドミタンスにかかる電圧を求める定理
  • 集中定数回路:導線の影響を考慮しない回路
  • 分布定数回路:導線の影響を考慮した回路

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