電子回路のための基礎知識②【抵抗,インピーダンスなど】

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工学

 電子回路のための基礎知識②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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抵抗

 回路の抵抗は電流の流れにくさのことです.記号はR,単位Ω (オーム),素子としては抵抗器があります.

 電圧 V・電流 I・抵抗 Rは,オームの法則より以下の関係があります.

$$V = R\times I$$

キャパシタンス (静電容量)

 キャパシタンス (静電容量)は電荷を蓄えられる量のことです.記号はC,単位はF (ファラド),素子としてはコンデンサがあります.

電圧 V・電流 I・キャパシタンス Cは以下の関係があります

$$i=C\frac{dv}{dt}$$

インダクタンス

 インダクタンスは電流の変化によって,誘導起電力となって現れる性質です.記号はL,単位はH (ヘンリー),素子としてはコイルがあります.

電圧 V・電流 I・インダクタンス Lは以下の関係があります.

$$v=L\frac{di}{dt}$$

インピーダンス

 複素数表示で交流回路の電圧と電流の関係を表す際にインピーダンス Zが使われます.インピーダンス Zは抵抗成分のRと,静電容量とインダクタンスの成分であるリアクタンス Xの成分があります.これらは,以下の関係があります.

$$\dot{V}=\dot{Z}\dot{I}$$

$$\dot{Z}=R+jX$$

アドミタンス

 複素数表示で,交流回路における電圧と電流の関係で,アドミタンス Yも使われます.アドミタンスはインピーダンスの逆数です (\(\dot{Y}=\frac{1}{\dot{Z}}\)).アドミタンス Yは抵抗の逆数のコンダクタンス成分のGと,静電容量とインダクタンスの逆数の成分であるサセプタンス Bの成分があります.以下の式が成り立ちます.

$$\dot{I}=\dot{Y}\dot{V}$$

$$\dot{Y}=G+jB$$

入力・出力インピーダンス

 電圧を出力する回路のインピーダンスを出力インピーダンス,電圧が入力される回路のインピーダンスを入力インピーダンスといいます.信号を出力側から入力により正しく伝えるには,出力インピーダンスが低く,入力インピーダンスが高い必要があります.

まとめ

  • 抵抗:電流の流れにくさ
  • キャパシタンス:電荷を蓄えられる量
  • インダクタンス:電流の変化によって誘導起電力となって現れる性質
  • インピーダンス:交流回路の電圧と電流の比
  • リアクタンス:交流回路の静電容量とインダクタンスの成分
  • アドミタンス:交流回路の電圧と電流の比 (インピーダンスの逆数)
  • コンダクタンス:抵抗の逆数
  • サセプタンス:リアクタンスの逆数
  • 入力インピーダンス:電圧が入力される回路のインピーダンス
  • 出力インピーダンス:電圧を出力する回路のインピーダンス

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