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直流回路の電力測定について

電験3種の参考書にて写真のような回路図が載っていますが、何を説明しているのか意味が分かりません。
何方か、理解出来る方、教えて下さい

「直流回路の電力測定について 電験3種の参」の質問画像

A 回答 (4件)

電圧計や電流計には内部抵抗がある



左図では、電圧計は抵抗Rの両端の電圧を測っているが、電流計はRに流れる電流と電圧計の内部抵抗に流れる電流のトータルを測っているので、それらの計器の値を掛け算しても

抵抗の電圧×抵抗の電流

という掛け算の値からずれてしまいます

でも、電圧計の内部抵抗がRに比べて十分大きいなら、電圧計にはほとんど電流が流れないことになるので、

電流計の値≒Rの電流値

となり

Rの電力

≒電圧計の値×電流計の値

と近似できると書かれてます


右図では

Rと直列に電流計が設置されてるので

電流計の値はRの電流値を測っていることになるが、電圧計は電流計とRを挟み込んでいるので、電流計にかかる電圧とRにかかる電圧の和を測っている

でも、ra<<Rならば、raでの電圧降下は小さいものとなるので、電圧計の指示はほぼRの電圧に等しくなり、電力計算は先程同様に近似できると書かれてます
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今、抵抗が消費している電力を正しく測ることが目的だとすると



電流計の内部抵抗がRに比して充分小さくない場合
右図では電圧計が電流計にかかる電圧も含めて計ってしまうので
誤差が大きくなります。左図ではそういうことは有りません。

―方、電圧計の内部抵抗が、充分Rに比して大きくない場合、左図では電流計は電圧計に流れる電流も計ってしまうので誤差が大きくなります。右図ならそういうことはありません。

電流計の内部抵抗がRに比して充分小さくなく、電圧計の内部抵抗が、充分Rに比して大きくない場合、どちらの図でも駄目ですが
電流計の内部抵抗がRに比して充分小さいなら図2を
電圧計の内部抵抗が、充分Rに比して大きいなら
図1を選べばよい精度で測定出来ます。
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簡単には電流計と電圧計の内部抵抗がRに対して十分に小さい


(電流計)のと大きい(電圧計)なので無視して計算する。
ただし近似値と表現すると言うことでしょう。
実際に電圧計の内部抵抗がRより小さいとそれに影響され正確な
測定値になりません、電流計も同じです、もっと言うと電源の内部
抵抗も関係するので場合によっては無視出来なくなります。
良く問題で内部抵抗は無視すると言う記述があります。
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上の図


電流計の値=負荷電流+電圧計電流
電圧計の値=電源電圧-電流計電圧

下の図
電流計の値=電源電流-電圧計電流 
電圧計の値=負荷電圧+電流計電圧

電圧計には微小電流が流れ、電流計は微小電圧が生じるので、
電圧や電流の大小により、
その影響がより少ない測定回路の選択が必要です。
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