定電圧源の電圧は絶対に不変？

定電圧源と抵抗R一つだけの単純な直流・直列回路の場合、
抵抗Rに電流が流れても電圧は一定（抵抗の前後で電位変化なし）なのですか？
電位変化がなければ電流は流れないと学んだので、これは矛盾しています。

そうではなくて、精度の問題で、1.01や1.02などブレることなく、時間がいくら経ってもずっと1.0Vの電圧が出ますよ、ということでしょうか？定電流源ついても、同じ趣旨でしょうか。

できるだけやさしい言葉と概念で教えていただけると助かります。

No.12 回答者： tknakamuri 回答日時： 2014/06/13 18:47

>電位変化がなければ電流は流れないと学んだので

これなんていう理論ですか？　

たんなる勘違いでしょう。

No.11 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2014/06/05 01:32

No.8

誤記
×定電流源
○定電圧源

No.10 回答者： naocl 回答日時： 2014/06/04 19:26

あくまでも「目標」です。

デジタルな数学と違って、アナログな物理ではきっちり合わせるのは無理です。

大きな電流を流すと電源の内部抵抗の影響で電圧が低下します。
現実の定電圧源はセンサーなどを利用して、低下分を測定し、その分だけ出力を上げて一定の数値に補正しようと試みます。

理想的な定電圧源は「内部抵抗０」というありえない状態のため、実在しません。
しかし実用上は「理想的」である必要はなく、「現実」の定電圧源で事足ります。性能の問題です。

No.9 回答者： shintaro-2 回答日時： 2014/06/04 16:48

>そうではなくて、精度の問題で、1.01や1.02などブレることなく、時間がいくら経ってもずっと1.0Vの電圧が出ますよ、ということでしょうか？定電流源ついても、同じ趣旨でしょうか。

現実の回路としては、
ツェナーダイオードを使えば、一定
オペアンプやトランジスタによる定電圧回路であれば、回路の反応速度や分解能以下の電圧変動はあります。

http://startelc.com/elc/Works/elc_W_PwSply.html
http://www.kikusui.co.jp/knowledgeplaza/?d=power …

No.8 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2014/06/04 00:43

定電圧源を電力供給源と考えた理想的な定電圧源とした場合、電力P=V^2/Rに従い、P→∞(R→0)となる。

しかし実際に実現できる電圧源このような∞の電力を供給できるわけはない。これは超伝導体(抵抗ゼロ)で構成された回路に定電圧源によって電流を供給したら無限に電力を供給することになり、それは回路を構成するループの中に無限大の本数の磁束を蓄えることに相当する。そんなことはありえない。
従って内部抵抗が存在することになる。(実際には回路を構成する導体にもわずかながら抵抗が存在する)

内部抵抗をrとおくと、計算により負荷Rとrが等しいときに電源から負荷に供給される電力が最大になる。

電圧精度は統計的なもので電子が物質中を流れる時に散乱された時に生じるものであり、<V>^2=4kbTRfで与えられる。(kbはボルツマン定数、Tは温度、Rは抵抗値、fは周波数)


話を元に戻す。通常は定電流源を実用的に使用する場合、ある程度負荷抵抗が大きい状態を仮定して使用される。
その使用範囲において、内部抵抗rを無視して理想的な電源として考えて差し支えない場合に限り、定電流源と呼ぶことが多々ある。しかし、前述のとおり理想的な全使用範囲における定電流源は実際に作り出すことはできない。
つまり、座学で学ぶものを実際に適用する場合には、どのような仮定が存在するかを常に意識する必要がある。

No.7 回答者： TXV12003 回答日時： 2014/06/03 19:28

＞・定電圧源には「理想」のものと「現実」のものがある

理想のものが「定電圧源」
現実のものは「電圧源」です。

No.6 回答者： Cupper-2 回答日時： 2014/06/03 19:27

電圧は変わりません。

変わったとしても影響のない範囲での揺らぎはあるでしょう。
そんなわけで電圧は変わらないということになります。その代り流れる電流が負荷によって変わります。
定電流源はその逆で、電流は変わりませんが電圧が変わります。

そんなわけで、定電圧源は負荷が大きい（抵抗が大きい）時は電流をあまり流さず、負荷が小さい（抵抗が小さい）時は電流を多く流します。

実際の定電圧源装置は流す電流の大きさに上限があり、それ以上の電流が流れないように
　　電圧の出力を停止する
保護回路があります。
この保護回路が無いと、上限の電流を超えたときに電圧は下がります。
要は、電流の上限値の設定はワット数に換算されていると思ってください。
電圧５Ｖ上限電流１Ａの場合、最少負荷は５Ωですが
２Ωの抵抗をつないだとき
およそ電流は１．５８Ａ流れ、電圧は３．１６Ｖくらいになります。


まあ、理論上ではいくらでも電流を流せる電源として扱うのが普通ですけどね。

No.5 回答者： TXV12003 回答日時： 2014/06/03 17:46

定電圧源の負荷を抵抗ゼロで短絡させると、無限の電流が流れます。

もし定電圧源の電池があれば、この電池一個で、世界中、いや全宇宙の電力消費をまかなうことができます。

現実世界には存在しない理想の電源ですので、絶対に電圧は変化しません。

この回答への補足

＞TXV12003さま、Donotrelyさま、nekonynanさま、86tarouさま、shintaro-2さま
どうもありがとうございます。大変勉強になります。
申し訳ないのですが1カ所で補足を記述させて下さい。


お話を伺うに、まず、

・定電圧源には「理想」のものと「現実」のものがある

・現実の定電圧源は以下の制限がある
　・出力できる電流の範囲
　・電流取り出すと、電流に応じて電圧下がる（電池が減る）
　　・内部抵抗の存在（電池の場合）
　→だから実用上問題ない範囲で電流を出力して使う

・理想の定電圧源はそれらの制限を解除した、現実にはない装置
　・出力できる電流は無限
　・電流取り出せど、電流に応じ電圧下がらない（減らない電池）
　　・内部抵抗がない（０として扱う）
　

理想の定電圧源の挙動
　「負荷Ｒがどんなに変化しようとも出力Ｖは設定値のまま不変」
　　・抵抗Ｒを0.00000000000...と0に近づけた場合
　　　→Ｒに応じて一定Ｖで、電流を可変出力。この場合∞出力。
　　・Ｒをどんどん大きいものと取り替えていく
　　　→一定Ｖで、Ｒに応じてどこまでも小さいＩを出力。

　「一定なのは出力ＶとＲにかける電位差」
　　・R=2でもR=10でも、RI=E（初期設定電圧）がかかる
　　　・そのために電流が調節される
　　　　・理想の装置なので、いくらでも調節できる

このように今理解しました。おかしいところなどありましたら、指摘いただけると嬉しいです。

補足日時：2014/06/03 19:19

No.4 回答者： Donotrely 回答日時： 2014/06/03 17:40

理論上の話をしているのか、

実際の話をしているのか分かりません。

＞抵抗Rに電流が流れても電圧は一定（抵抗の前後で電位変化なし）なのですか？

理論上ならそうです。
抵抗の前は前のまま一定です。
抵抗の後ろは後ろのままで一定です。
抵抗の前と後ろは異ります。つまり低電圧源による電位差があると言うことで、その値は一定です。


＞電位変化がなければ電流は流れないと学んだので、これは矛盾しています。

抵抗の前と後ろで変化が無ければ電流は流れません。
でも今回のように接続すれば抵抗の前と後ろでは変化(というより差)があります。
ですから流れますが、矛盾はありません。


理論上の話なら定電圧源は電圧は必ず一定です。というより一定であると仮定した実際には存在しない理想電源です。
実際の話になると、電池なんかだと内部抵抗があり、電流を取り出すと電流に応じ電圧は下がるでしょう。
実用上問題無い範囲で電流を取り出して使います。

安定化電源でも出力電圧を見て目標値に追従するようなタイプでなければ限度内でもそれなりに電圧は下がるかもしれません。
出力電圧を見て目標値に追従させるようなタイプだと限度内ならそんなに落ちないと思います。

No.3 回答者： nekonynan 回答日時： 2014/06/03 17:36

現実と理想とはごっちゃにしないことです。

定電圧源と抵抗R一つだけの単純な直流・直列回路の場合図面に書かれているで特に何も書かれて無いときは、全て理想の状態です


　理想の電源とは・・・

　電源の内部抵抗は０
　電流は無限供給可能
　

　したがって、負荷がどんなに変化しても理想の電源は、電圧も変動しません。


　その他は、回路の接続されている線は、抵抗０、LやCも０

　抵抗は純粋な抵抗分だけでLやCの成分が無い

　など理想な状態な条件訳ですは・・・・



　現実とは違うのですね