理論

4-4.RLC直列回路

単相交流回路

2020/3/11

【電験三種 独学講座〜理論編〜】4-4. RLC直列回路

交流電源の頻出項目としてR(抵抗)L(コイル)C(コンデンサ)が混在する回路の計算方法をご紹介します。今回はRLCが直列につながれた場合を考えていきましょう。 コイルはかけた電圧に対して「電流の位相が遅れる」コンデンサは「電流の位相が進む」でしたよね。RLCと混在する回路では合成インピーダンスというRLCの抵抗要素を合成したものを求めて計算します。この合成インピーダンスは大きさと向き(位相のズレ)の要素があるので、ベクトルで表します。 RLC直列回路の考え方 分岐のない直列回路では、どの位置でも流れる電流 ...

4-3. RLC回路の基礎

単相交流回路

2020/3/11

【電験三種 独学講座〜理論編〜】4-3. RLC回路の基礎

ここでは、交流回路のとても重要な単元であるRLC回路の計算に必要な基礎知識を勉強していきます。ちなみにRは抵抗、Lはコイル、Cはコンデンサを表します。なぜLがコイルなのかは諸説あるようです。気になる方は調べてみてください。 抵抗とリアクタンスとインピーダンス 3つとも電流の流れにくさを表す言葉なのですが、電圧と電流の位相差が生じないものを抵抗と呼び、位相がズレるコイルやコンデンサの電流の流れにくさのことをリアクタンスと呼びます。抵抗やリアクタンスを合成抵抗のようにまとめて、負荷全体の位相のズレや電流の通し ...

4-2アイキャッチ画像

単相交流回路

2020/3/11

【電験三種 独学講座〜理論編〜】4-2. 位相

位相とは 交流は、一定の周期で行ったり来たりしている波形の要素を持つことは前回学習しました。今回は位相について学習します。位相とは、波形の時間的なズレのことを表します。次のグラフを見てください。電圧に対して電流の波形が遅れて発生しています。周期は全く同じですが、始点が違うので一生ズレっぱなしになります。このように印加した交流電圧に対し、電流が遅れて発生する性質を持つのがコイルです。コイルに電圧をかけると、電圧の波形からはズレて電流が流れます。逆にコンデンサに電圧をかけると、電圧より前に電流が発生したような ...

4-1.交流とは

単相交流回路

2020/3/11

【電験三種 独学講座〜理論編〜】4-1. 交流とは

交流とは 直流は電流の向きや大きさが常に一定ですが、交流は少し勝手が違います。イメージとしては、電気が常に行ったり来たりしており、電流の大きさも刻一刻と変わってゆきます。直流は電池、交流は家庭にあるコンセントに使われています。交流の利点は変圧のしやすさにあります。発電所から発電された電気はとても高圧で、それが電柱の変圧器によって家庭で使える電圧になって電気が配られていきます。そのため、変圧のしやすさがとても重要であるから、家庭用のコンセントは交流なのです。 周波数と周期 周波数(記号:f)とは、1秒間で繰 ...

3-1. オームの法則

直流回路

2020/3/11

【電験三種 独学講座〜理論編〜】3-1. オームの法則

直流回路の基礎 小学校でも習う直列回路は電気の基本とも言える単元です。電験3種でも頻出問題となっています。複雑な回路の問題も出題されますので、基礎を押さえておかないと正答することは難しいとも言えます。 まずは下の図を見て水車が回るイメージを持ってください。水は高いところから低いところに流れます。その過程に水車があれば、水車を回してでも下の水槽に行こうとします。だから水車が回る、と言うことをイメージして下の説明に進んでください。 電圧 電圧とは電気的な圧力のことであり、電流を流すために必要な要素です。静電気 ...

3-2. 合成抵抗

直流回路

2020/3/11

【電験三種 独学講座〜理論編〜】3-2. 合成抵抗

合成抵抗とは 合成抵抗とは、2つ以上の抵抗を1つの抵抗としてまとめたものです。電気回路がシンプルになり、計算が容易になります。電気回路の問題を解く上で合成抵抗は頻繁に求められます。確実に正答するためにも、問題の数をこなして慣れておきましょう。 抵抗が直列に繋がれている場合 抵抗が直列につながっている場合、合成抵抗はとてもシンプルに求められます。ただ抵抗の値を足し合わせるだけです。3つ以上の抵抗が直列接続されていても、すべて足し合わせると合成抵抗が求められます。 抵抗が並列に繋がれている場合 抵抗が並列につ ...

3-3. キルヒホッフの法則

直流回路

2020/3/11

【電験三種 独学講座〜理論編〜】3-3. キルヒホッフの法則

キルヒホッフの法則は、1845年にグスタフ・キルヒホッフによって発見されました。二つの法則を発見しており、電流に関する法則をキルヒホッフの第一法則、電圧に関する法則をキルヒホッフの第二法則と呼んでいます。どちらも直流回路を考える上で非常に重要な法則になるので、必ず理屈をマスターしてください。 キルヒホッフの第一法則 キルヒホッフの第一法則は電流についての法則です。ある回路の交差点に対して、そこへ向かう電流の総和は、そこから出て行く電流の総和と等しいという法則になります。車通りの多い交差点をイメージしてくだ ...

3-4.鳳・テブナンの定理

直流回路

2020/3/11

【電験三種 独学講座〜理論編〜】3-4. 鳳・テブナンの定理

鳳(ほう)・テブナンの法則は、1883年にフランスのシャルル・テブナンによって発表されたとされていますが、それよりも前にドイツで発表されていたという説もあります。鳳がつかずに「テブナンの法則」や、「テブナンの等価回路」と言われたりもします。なお、鳳が付くのは1922年に鳳 秀太郎(ほう ひでたろう)によって交流回路においても成立する事が発表されたためです。この場合は抵抗をインピーダンスと言う概念に置き換えて考える必要がありますが、詳しくは交流回路の単元で学習していきましょう。 鳳・テブナンの定理の活用シー ...

3-5.重ね合わせの原理

直流回路

2020/3/11

【電験三種 独学講座〜理論編〜】3-5. 重ね合わせの原理

重ね合わせの原理とは、ある点に流れる電流や電圧を求める時、回路に複数の起電力(電源)がある場合に、それぞれの起電力が単独で存在した場合の和で求める事が出来ることを指しています。言葉で書くと難しいので図で説明していきます。 電源の合成ができないので簡単には解けない問題です。キルフホッフの法則を使って閉回路を3つ見つけ出し、その数だけ方程式を立てて解くこともできますが、今回のようなケースであれば重ね合わせの原理を利用して解く方が計算ミスも少なく早く解くことができそうです。 重ね合わせの原理を使った解法 Ste ...

3-6.ブリッジ回路

直流回路

2020/3/11

【電験三種 独学講座〜理論編〜】3-6. ブリッジ回路

ブリッジ回路とは ブリッジ回路とは、下図のような回路の事を言います。中央の抵抗間を渡っている真ん中の抵抗に流れる電流を求める問題が多く出題されています。キルヒホッフの法則、分圧の法則など様々な解き方で解く事が出来ますが、当サイトでは分かりやすい鳳・テブナンの定理を使って解説していきます。 不均衡のブリッジ回路問題 それでは、ブリッジ回路でよく出題される真ん中の電流値を求める問題を解いてみましょう。鳳・テブナンの定理を使って解説します。ちなみに、不均衡とはブリッジ回路の対角にある抵抗の積が等しくない事を指し ...

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