
No.3ベストアンサー
- 回答日時:
本来、交流回路の解析には微・積分方程式を立てて解くことが必要だが、それでは多大な労力が必要となってしまう
そこで、見出されたのが実用的で簡単な記号演算
d/dt→jω
∫dt→1/jωに置き換えて電流⇔電圧を複素数(ベクトル)代表させて解析する方法です
例えばRLCの直列回路において、微分方程式は
Ri+L(di/dt)+(1/C)∫idt=Vmsin(ωt+θ)ですが
これを複素数に置き換えると
(R+jωL+1/jωc)(・I)=(・V)…① (ただし、(・I)は(・V)電流と電圧の複素数表示。ちなみに(・V)は複素電圧とも呼ばれます)
そして、(R+jωL+1/jωc)=(・Z)とおけば①は(・Z)(・I)=(・V)…②となり、
これは交流回路におけるオームの法則を表しています。
ちなみに(・Z)を複素インピーダンスまたはインピーダンスと呼びます
※ここからが重要ポイント ・・・複素数表示(フェーザ法)によるオームの法則は②式
次に重要なポイントは以下(ただしここからは複素表示を意味する「・」は省略させてもらいます)
インピーダンスnこを直列接続した場合の合成インピーダンスは
Zt=Z1+Z2+Z3+・・・Zn
インピーダンスnこを並列接続した場合の合成インピーダンスは
Zt=1/{(1/Z1)+(1/Z2)+(1/Z3)+・・・(1/Zn)}
特にインピーダンスが2この場合は
Zt=1/{(1/Z1)+(1/Z2)}=(Z1Z2)/(Z1+Z2)
これを踏まえて画像を解析(一例)
並列部分の合成インピーダンスをZhと置けば
Z2とZ3は並列なので並列の合成法で合成すると
Zh=(Z2Z3)/(Z2+Z3)
これとZ1は直列なので直列合成すると、回路全体のインピーダンスは
z1+{(Z2Z3)/(Z2+Z3)}
このことから交流回路におけるオームの法則に当てはめ整理すると
電源電圧Eはz1:{(Z2Z3)/(Z2+Z3)}=z1:Zhの比に分割されることが導き出せます
∴並列部分の電圧(複素電圧)はE{Zh/(z1+Zh)}となります
従ってオームの法則からI2=[E{Zh/(z1+Zh)}]/Z2(ご自分でZhをZ2,z3に直してみてください)
I3も同じ要領で求められます
また、複素表示でのキルヒホッフの電圧の法則
E=V1+Vh(V1,VzはZ1と並列部分それぞれにかかる電圧)を利用して
I1を使用するなら
並列部分にかかる複素電圧はE-Z1I1ですから
これをオームの法則に当てはめI2,I3を表わすこともできます
(ちなみに、複素表示でのキルヒホッフの電流の法則は I1=I2+I3)
要は、交流でのオームの法則、キルヒホッフの法則(直流と同じようなイメージが感じられるかも)を用いて
カイロを解析すれば良いのです。式は面倒かもしれませんが、考え方としてはあまり難しくないはずです。
(回答中、計算ミス等あればご自分で直してみてください)
No.4
- 回答日時:
2.6
#3を踏まえれば
L,CのインピーダンスはそれぞれjωLと1/jωc
直列部分のインピーダンスは上から順に
R1+jωL(=Z1とする)・・・①とR2+1/jωC(=Z2とする)…②
これを並列合成すると
Z1Z2/(Z1+Z2)
これに①②を代入して整理しR+jXの形にすれば求めるべき合成インピーダンスです
次にアドミタンスはY=1/Zですから
Y=(Z1+Z2)/(Z1Z2)をR+jXの形にすれば求めるべき合成アドミタンスです
No.1
- 回答日時:
う~ん、そこまで基本的な話はまず教科書のを読むべきだと思うよ。
こういう導入部の解説は豊富な図で丁寧に説明しているものを
読んだほうが良い。回答としてそれをここに書く労力は結構でかい。
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