インピーダンスってどう言う意味ですか?教えてください。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (4件)

◆Naka◆


よくオーディオスピーカーなどにインピーダンス6Ωとか8Ωとか書いてありますよね。つまりお二人のおっしゃるように、「回路における交流電気抵抗性」ですね。(impede「妨げる」の派生語)
もちろん値が大きいほど、抵抗は大きくなります。
これに対して直流の抵抗値は、普通に「抵抗」ということが多いようです。

エネルギーの伝達経路には、必ずある程度のインピーダンスが必要になります。ある高周波エネルギーを過不足なく伝達しようとする際には、例えば送信機とケーブル、ケーブルと受信機のインピーダンスが合っていなくてはなりません。それぞれのケーブルは、固有のインピーダンスを持っていますので、それが合わないとエラーが発生したりしますね。(インピーダンスマッチングと言います)

また生体インピーダンス法というのがあって、体全体を一つの抵抗体と考えることで、その値から計算して体脂肪率を出したりすることも可能です。

あとインピーダンスと言うと…
まあこんなところにしておきますね。

なんだかまとまりのない文になっちゃってすみません。

ところでシェアウェアですが、面白いソフトがありますよ。
「CAD風電気回路インピーダンスの計算」というものです。
あんまり関係ないシロモノですが、ご参考までにどうぞ。(下記参考URL)

参考URL:http://www.vector.co.jp/soft/win95/business/se13 …
    • good
    • 0

 tukitosan、pen2san、Nakaさんのご回答のように、普通は交流回路での電流Iに対する電圧Vの比Z=V/Iのことをさしますね。

普通これらは全て複素数で扱いますので、複素インピーダンスと呼ばれることもあります。
 また、伝送線路などの分布定数回路では特性インピーダンスと呼ばれ、特性インピーダンスはさらに電波に拡張されて利用されます。ちなみに真空の平面電磁波に対する特性インピーダンスは376.7Ωです。
 さらに、電気機械音響類似といって機械・音響の力学的振動系と交流電気回路において、
  電気系 機械系 音響系
  電圧  力   音圧
  電流  速度  体積速度
という対応関係をとり、力学振動系と電気系を等価回路で統一的に取り扱うことがあります。この場合にも、インピーダンスを定義することができ、機械系、音響系のインピーダンスをそれぞれ機械インピーダンス、音響インピーダンスと呼ぶことがあります。
    • good
    • 2

交流に対する抵抗値と考えて良いのではないでしょうか。



直流の場合は直流抵抗だけですが、交流の場合は直流抵抗値とインダクタンス、キャパシタンス(リアクタンス)の合成値となります。 当然、インピーダンスはLCが入る場合は周波数に依存します。
    • good
    • 0

抵抗値だったと思います。



例えば、電波をアンテナから受けて受信器まで持ってくる間に、アンテナ線というものを使います。

そのアンテナ線を電波が伝わるのをじゃまする、つまり抵抗を、インピーダンスと言っていたと思います。

細かいことは、ちょっとわからないのですみません。
    • good
    • 0

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qスピーカーのインピーダンスをどう判断すれば良いのですか?

高級オーディオをかじり始めた者です。スピーカーのインピーダンスの数値は大きい方が良いのか、小さい方が良いのか、どちらでしょうか?(どうも、その大小の問題でも無いような気もするのですが・・・)
それと、アンプとの関係で注意が必要だとものの本に書いてありますが、どうもよく理解出来ません。数値が合わないと、アンプの故障につながるようですが、具体的にどこに注意すれば、良いのでしょうか?ご教示願います。

Aベストアンサー

私も文系で詳しくはないのですが、勉強した限りでは以下の通りです。

スピーカーのインピーダンスと音質の関係は、ほぼないといわれています。かつては12オームとか16オームといったものもあったようですが、現代のスピーカーは4~8オームが普通で、ごくごく稀に12オームくらいのものがあります。

インピーダンスとは交流電流に対する抵抗ですが、これが低いということは、同じ電圧をかけたときにより多くの電流を要求されるということになります。(交流にもオームの法則が使えるんでしたっけ....? I=E/Rですね)
現代のアンプの大半は電圧出力ですから、4オームのスピーカーでも8オームのスピーカーでも、1Vの出力で得られる音量に変わりはありませんが、抵抗値が半分ですので、実際に流れる電流が2倍になり、すなわち出力電力も2倍になります。
このとき、トランジスタや電源の性能などによって、許容量以上の電流が流れると、アンプが以上発熱したりトランジスタが破壊されたりするわけです。(もっとも、普通は保護回路やヒューズによって出力が遮断されます)

(つまり、8オームのスピーカーに10W出力するのと、4オームのスピーカーに20W出力するのは、スピーカーの仕事量は同じですが、アンプの負担が倍になっています。)

なお、インピーダンスは直流抵抗と異なり、周波数によって抵抗値が変化します。つまり、公称8オームのスピーカーでも、特定の周波数対では3オームくらいまで落ち込むこともあり得ます。(最近は落ち込みが大きいものは表示されるものもあります)

蛇足ながら、真空管アンプなどに多いトランス出力式のアンプの場合、4オーム端子に6オームのスピーカーを繋ぐのはアンプにとって定格より仕事が楽になり、8オームの端子に繋ぐと若干つらくなります。
この際にはダンピングファクターが変化するため、音色にも若干の違いがあるといわれています。

私も文系で詳しくはないのですが、勉強した限りでは以下の通りです。

スピーカーのインピーダンスと音質の関係は、ほぼないといわれています。かつては12オームとか16オームといったものもあったようですが、現代のスピーカーは4~8オームが普通で、ごくごく稀に12オームくらいのものがあります。

インピーダンスとは交流電流に対する抵抗ですが、これが低いということは、同じ電圧をかけたときにより多くの電流を要求されるということになります。(交流にもオームの法則が使えるんでしたっけ....? I=E/R...続きを読む

Qヘッドフォンとインピーダンスの関係

インピーダンスの数値が大きいと出力の音量が小さくなるようですが、そもそもこのインピーダンスってどんな意味があるのですか?
そしてインピーダンスと音の善し悪しは何らかの関連性があるのですか?
その他、インピーダンスと音の関連性について何か特筆すべき事があれば教えて下さい。

Aベストアンサー

> インピーダンスの数値が大きいと出力の音量が小さくなるようですが・・・

負荷がヘッドホンにしろスピーカーにしろ、パワーアンプの出力は通常、これらを「定電圧駆動」するようになっています。
(オーディオの電力伝送でインピーダンスマッチングを取ることは、まずあり得ません。ローインピーダンス出し・ハイインピーダンス受けのアンマッチングが当たり前です)

具体的に言うと、8ΩのSPを繋いでいる時にアンプの出力電圧が8V(=出力8W)だったとすると、4ΩのSPに繋ぎ替えても出力は8V(=出力16W)、SPを外しても出力は8V(=出力0W)ということです。

したがって、SPのインピーダンスが低いほど、同じボリューム位置でも出力が増えるので、(SPの能率の差がなければ)インピーダンスが低いほど音量が大きくなります。

> そもそもこのインピーダンスってどんな意味があるのですか?

同じ電力を伝送する時に

ローインピーダンス:電圧低め・電流多め
ハイインピーダンス:電圧高め・電流少なめ

となります。

> インピーダンスと音の善し悪しは何らかの関連性があるのですか?

「音の善し悪し」というよりは、むしろ経済性の問題です。
例えば仮に(実際とは異なりますよ)、
「インピーダンスを2倍にすると、コストも2倍になる」
としたら
「同じコストで製品を作るなら、インピーダンスを半分にした方が2倍良い物が作れる」
ということです。

現在、SPのインピーダンスは6Ωの物が多いですが、これは
「6Ωだと理想的なSPが設計出来る」からではなくて
「6Ωだともっとも割安にパワーアンプが設計出来る」からなのです。

これが25年くらい昔だと、8Ωが当たり前でした。パワーアンプ(の出力トランジスタ)が今ほどは大電流対応でなかったためです。

更に昔の真空管時代になると16Ωが標準でした。これは、真空管アンプ自体が高いインピーダンス(=高電圧・小電流)で動いていたため、SPのインピーダンスも高ければ高いほど、アンプ(の出力トランス)の設計が楽になったからです。

では、真空管時代に何でもっと高いインピーダンスのSPを使わなかったのか?というと、今度は余りインピーダンスを上げすぎるとSP自体の設計の方が難しくなるからです。
要するに、当たり前のことですが、トータルで低コスト・高性能となるように、各装置間の入出力インピーダンスが定められているわけです。

> その他、インピーダンスと音の関連性について何か特筆すべき事があれば教えて下さい。

インピーダンスが下がるほど、ケーブルの導体抵抗の影響を無視出来なくなります。
ラインケーブル(出力側のインピーダンスで1kΩ前後)よりSPケーブルの方が、音質に対する影響が大きい(・・・と言われている)のはこのためです。

インピーダンスが上がるほど、線間の静電容量によって高域が減衰します。したがって負荷(10~500kΩ)に電流を流す必要のないライン出力でも、出力インピーダンスは1kΩ位まで下げておいて、高域減衰を防いでいます。

とはいえ、インピーダンス1kΩと8Ωでは大差が生じますが、6Ωと8Ωではどうという程の差はありません。
(パワーアンプの見かけ上のスペックが向上するだけです)
通常使用では気にする必要もないと思います。

> インピーダンスの数値が大きいと出力の音量が小さくなるようですが・・・

負荷がヘッドホンにしろスピーカーにしろ、パワーアンプの出力は通常、これらを「定電圧駆動」するようになっています。
(オーディオの電力伝送でインピーダンスマッチングを取ることは、まずあり得ません。ローインピーダンス出し・ハイインピーダンス受けのアンマッチングが当たり前です)

具体的に言うと、8ΩのSPを繋いでいる時にアンプの出力電圧が8V(=出力8W)だったとすると、4ΩのSPに繋ぎ替えても出力は8V(=出力16W)...続きを読む

Q単相と3相の違い

単相交流と3相交流の違いが知りたいです。
あと3層交流をモーターにつないだとき青と赤を
入れ替えると逆回転しますがどのような理屈になるのでしょうか?
白はは真ん中と決まっているのでしょうか?

Aベストアンサー

一般の家庭などに供給されているのは“単相交流”です。
工場などで、“動力”などと呼ばれているのが“三相交流”です。
単相は電線が2本で、三相は電線が3本、または4本です。

単相電力では、プラス・マイナスの電流の方向が交互に変化します。つまり“上下運動”のように電圧が正負にめまぐるしく切り替わっています。
ですから、このままではモーターは回りません。そこで少し右に回るように手を加えてやると、右にどんどん回りだします。
左に回るように力を与えれば、これまた左にどんどん回りだします。
つまり、単相では、どちらかの方向に“起動トルク”を与えれば、回転方向が決まります。

三相は、それぞれ120度の位相差を持った“単相”を三つ重ねたものです。
この特徴は“回転磁界”を伴う事です。最初から回転する特性を持っていますので、起動トルクを加える必要がありません。
3本の電線なら、その2本を入れ替える事で、“位相差”が逆になります。
そうなると、“回転磁界”も反転する事になります。

以上の説明は、図に描かないと非常に理解し難いものなのです。
できれば書店で電気の“交流理論”に関する参考書をお求めください。
それを学ばれてから、今一度理解できないところをお尋ねいただいた方が良いと思います。

一般の家庭などに供給されているのは“単相交流”です。
工場などで、“動力”などと呼ばれているのが“三相交流”です。
単相は電線が2本で、三相は電線が3本、または4本です。

単相電力では、プラス・マイナスの電流の方向が交互に変化します。つまり“上下運動”のように電圧が正負にめまぐるしく切り替わっています。
ですから、このままではモーターは回りません。そこで少し右に回るように手を加えてやると、右にどんどん回りだします。
左に回るように力を与えれば、これまた左にどんどん回りだします。
...続きを読む

Qインダクタンスの正体は何でしょうか?

初歩的な質問ですみませんが、
コイル(トランス)のインダクタンス[H]は何を表わしているのでしょうか?

少し調べたのですが、
誘導起電力の大きさと書いてあったりするのですが、
インダクタンスが大きければ、小さい電流で大きな電力を取れるということでしょうか?
インダクタンスは何を表わす量なのかを教えてください。

何もわからなくて申し訳ありません。

Aベストアンサー

一般論をさらりと書くと;

コイルに電流I[A]を流すと,磁束Φ[Wb]ができます。磁束が電流に比例するとして,
Φ=LIと書きます。この比例係数Lをインダクタンスと呼び,ヘンリー[H]という単位で表します。

電磁結合した二つのコイルでは
自己インダクタンス(自分の電流から自分に作る磁束の係数)と
相互インダクタンス(相手のコイルに作る磁束の係数)
があります。

変圧器の等価回路では,
励磁インダクタンス(励磁電流により主磁束ができる係数;大きい方がよい)と
漏れインダクタンス(負荷電流により漏れ磁束ができる係数;小さい方がよい)
があります。

Q電源 200V単相と3相の違い

電源 200V単相と3相の違いについて教えてください。
どう違うのでしょうか?
電気のことはぜんぜん分からないので詳しくお願いします。

あと、200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V30A(3相)から電源をとるとどうなりますか?(家庭用電源ではなく、会社の電源です)

200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V50A(3相)から電源をとるとどうなりますか?

Aベストアンサー

> 電源200V単相と3相の違い…

すでに三人の方から回答があるとおりですが、まだ出ていないことを補足します。
(なお、既出の一部に明らかな誤解もあるようですが、それを指摘することは、規約違反となり、削除対象とされるので控えます。)
電気の理論には、「対地電圧」という考え方があります。大地に対する電圧です。単相200Vの対地電圧は、100Vしかありません。それに対し、三相200Vの対地電圧は、173Vまたは200Vあります。この違いは、万が一感電した場合の人体に及ぼす危険性に影響します。このため、住宅の屋内では原則として、三相200Vを使用することができません。ご質問は、会社ということですから、この点はクリヤされますが、そのサーバーが、対地電圧150V以上に耐える設計がなされているかどうかを、確認する必要があります。

> あと、200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V30A(3相)から電源をとると…

前項の問題がクリヤしたとして、次に、質問者さんの会社が、低圧受電か高圧受電かによって、この答えは変わってきます。
電力会社から200Vの低圧で受電し、単相と三相の二つのメーターが付いている場合、原則として単相負荷は単相契約で使用します。何らかの事情で単相負荷を三相契約で使用したい場合は、事前に電力会社と協議し、それなりに基本料金を支払うことが必要です。
6,000Vあるいはそれ以上の高圧で受電し、自社内で200Vに落として使っている場合のうち、電力会社との契約が「負荷契約」であったら、前述の低圧の場合と同じです。
高圧受電で、電力会社との契約が「変圧器契約」であれば、単相負荷を三相配線で使用しても、道義的には問題ありません、ただし、三相変圧器に単相負荷をかけると不平衡が生じ、電圧降下や変圧器の温度上昇を招く場合もあります。事前に十分な技術的検討が必要です。

> 200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V50A(3相)から電源をとると…

200Vで30Aということは、6kVAの容量といいます。200V50A(三相)は、17.3kVAですが、そこに6kVAの余裕があるかどうかを検討しなければなりません。単相の電源盤からとるとしても、同じです。余裕がなければ、電線を太くして、ブレーカも大きなものに取り替えることなどが必要になります。
どのような業種の会社か存じませんが、「エアコンのスイッチを入れたら、サーバーまで落ちてしまった」ではしゃれにもなりません。
経験的に、単相にしろ三相にしろ、6kVAもの余裕がある電源盤は、比較的少ないように思います。事前に電気工事業者と十分な打ち合わせをされることをお薦めします。

> 電源200V単相と3相の違い…

すでに三人の方から回答があるとおりですが、まだ出ていないことを補足します。
(なお、既出の一部に明らかな誤解もあるようですが、それを指摘することは、規約違反となり、削除対象とされるので控えます。)
電気の理論には、「対地電圧」という考え方があります。大地に対する電圧です。単相200Vの対地電圧は、100Vしかありません。それに対し、三相200Vの対地電圧は、173Vまたは200Vあります。この違いは、万が一感電した場合の人体に及ぼす危険性に影響します。このため、住...続きを読む

Q漏電遮断器の原理を教えて下さい

現在専門学校で電気を勉強しているものです。

漏電遮断器の原理がいまいちよく分かりません。

特に接地(アース)していないと漏電遮断器が働かないという根拠が分かりません

電気に詳しい方、教えていただけませんか?

Aベストアンサー

一般の家庭用の100vや200vの電気は電力会社から高圧(一般家庭近くでは6,600v)で送られてきて、電信柱の上のトランスで、100vや200vに落とされて家庭に配られますが、この柱上トランスの100vの片線と200vの中性線が故障のときの安全のために地中にアース線としてつながっています。電流は電子の移動なので、必ず出て行った分と同じだけ戻ってきます。もしこれが違っていたときは電流がどこかに漏れていることになるので、この差を検出して電流を遮断するのが漏電遮断器です。まず漏電の状態を考えてみますと、電気が流れている電気製品で、電線の被服が破損して電気製品のボディーに接触したとします。この時破損した側の電線がアース側なら電位が同じなので何も起きません。また反対側でも電気製品のボディーが完全にゴムか何かの絶縁体の上に乗っていれば漏れ電流が流れないので漏電遮断機は働きません、あくまで遮断器のところを通る電流の差が規定値(50mA程度)を超えた場合のみ働きますから。ここでこの電気製品のボディーを地面に接触(アース)させると電流がボディーからトランスのアース側へと流れて漏電遮断機に流れるプラスマイナスの電流値に差が出て漏電遮断機が働くことになります。つまりこの意味で、アースしていないと漏電遮断機が働かないのであって、漏電遮断機そのものをアースする必要は全くなくまたそんな端子もありません。

一般の家庭用の100vや200vの電気は電力会社から高圧(一般家庭近くでは6,600v)で送られてきて、電信柱の上のトランスで、100vや200vに落とされて家庭に配られますが、この柱上トランスの100vの片線と200vの中性線が故障のときの安全のために地中にアース線としてつながっています。電流は電子の移動なので、必ず出て行った分と同じだけ戻ってきます。もしこれが違っていたときは電流がどこかに漏れていることになるので、この差を検出して電流を遮断するのが漏電遮断器です。まず漏電の状態を考えてみますと...続きを読む

Q電気回路の抵抗とインピーダンスの違いって・・・

電気回路の抵抗とインピーダンスの違いって簡単に言うと何ですか??直流回路の場合が抵抗で交流回路の場合がインピーダンスなんでしょうか?よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

ざっくり言うとそういうことになりますね。

逆に考えると元々インピーダンス(=電圧/電流)というものがあって、
加える周波数が変わると同じ回路のインピーダンスが変わります。
このとき直流(=周波数0)を加えた時のインピーダンスを
特に「抵抗」と呼ぶと考えてください。

実はインピーダンスは大変厄介なもので
4オームの抵抗と3オームのコイル(当然ある特定の周波数において)を直列にして
100ボルトのその周波数の交流を加えると20アンペアの電流が流れます。
つまり4+3=7オームではなく100/20=5オームなのです。
(√(4^2+3^2)=5)

ちょっと余計なことだったかもしれません。

Q静電容量って何ですか?

各電線メーカーの電線便覧等にKm当たりの静電容量が記載されておりますが、静電容量とはどういう原理で存在するのでしょうか?
ケーブルの静電容量は、ケーブルが長くほど、太いほど多いとされていますが、どうしてなのでしょうか?

Aベストアンサー

>>5で回答した者です。
>>2補足欄については>>7の方が触れていますが、そもそもケーブルにはシースアース(接地のシールド層)がある
ため、懸架位置は影響しません。導体とシースアースの位置関係、絶縁体の特性によってKm当たりの静電容量を
掲載されているということです。
裸線であれば、絶縁体である空気がコンデンサの誘電体にあたりますから、懸架位置によって静電容量が変動します。
そのため電線メーカーの電線便覧にはKm当たりの静電容量は掲載されていないと思います。

電極間の距離(絶縁体=誘電体の厚さ)を>>5の例で考えれば、「水槽の深さ」が妥当かと思います。
 ・厚さ(深さ)を薄くすると容量(体積)が減る
 ・電圧(水圧)を上げて耐用値を超えると絶縁破壊(水槽が破壊)
   ※この場合の水槽は上面開放でなく密閉構造で想像していただいた方が分かり易いです。

Q三相電力のUVWとRSTの違いについて

三相電力にはU相V相W相がありますよね?これはR相S相T相とどこが
違うのですか?
また、各相は発電したときから決まっているのですか?
素人の考えですが相というのは単に波形の順番に過ぎないと思いますのでどのケーブルが何相であってもかまわないような気がするのですが。
どなたか教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

もともとは、RST、UVWに意味は無かったはずです。

有効電力がPowerから、P となった後
単にアルファベット順から、Qが無効電力、 Rは抵抗なので飛ばして
Sが皮相電力を表すようになったと記憶してます。
・・・P、Q、(R)、S、T、U、V、W、X、Y、Z

相の呼称に関しても、アルファベットの終わりより3つ1組として
 XYZ、UVW、RST が利用されるようになったと記憶してます。
XYZは何かと登場するため、利用は避けられているようですが
既にご回答されているUVWやRSTに対する意味づけは、後付けルールみたいなものだと思います。
1次側は大文字、2次側は小文字と区別しているケースも見かけます。

Q入力インピーダンスと出力インピーダンスについて

電気回路の初心者です。ネットのサイトで次のような説明を読みました。

入力インピーダンス(抵抗)が大きいと、電流があまり流れません。
電流があまり流れないと言う事は、半導体が作動するのにエネルギーが少なくてすむ (= 電圧降下が小さい) ということです。
作動エネルギーが少ないと、他の回路へエネルギー(電圧)を、振り分けることが出来きます。
以上の理由により、 入力インピーダンスは高いほど良い ということになります。
(略)
出力インピーダンスとはなんでしょうか?
マイクのように、信号を発信する側が、もともともっている内部抵抗です。
では、出力インピーダンスは、低いほど良い理由はなぜでしょうか?
マイクの出力インピーダンス(内部抵抗)が大きいと、自分自身でエネルギー(電圧)を使ってしまい、小さな音しか出せません。

私にはこの説明が理解できません。
入力インピーダンスの説明では、インピーダンスが大きいと、半導体が作動するのにエネルギーが少なくてすむ、と言っています。
ところが出力インピーダンスの説明では、インピーダンスが大きいと自分自身でエネルギーを使ってしまう、つまり多くのエネルギーが必要だと言っています。どう考えればいいのでしょうか。
何か基本的なことが理解できていない気がしてストレスがたまっています。

電気回路の初心者です。ネットのサイトで次のような説明を読みました。

入力インピーダンス(抵抗)が大きいと、電流があまり流れません。
電流があまり流れないと言う事は、半導体が作動するのにエネルギーが少なくてすむ (= 電圧降下が小さい) ということです。
作動エネルギーが少ないと、他の回路へエネルギー(電圧)を、振り分けることが出来きます。
以上の理由により、 入力インピーダンスは高いほど良い ということになります。
(略)
出力インピーダンスとはなんでしょうか?
マイクのように、信...続きを読む

Aベストアンサー

こんにちは。
一生懸命お考えのようですね。
また、電池のモデルでほぼ到達できそうなところとお見受けします。

次のような説明ではいかがでしょうか。
ポイントは、「1Vを出力しようとして1Vとして受け取ってくれるかどうか。直列に入った”出力妨害抵抗”と並列に入った”入力妨害抵抗”が邪魔をする」

・まず、出力装置。出力装置は電池です。
 理想的な出力装置を考えましょう。これは電池(発電機)の一種と考えることができ、「0.5Vを出力すべき」「1Vを出力すべき」とき、それぞれその電圧が確実に出力されるべきでしょう。
出力に100オームの負荷抵抗をつないだとき(電流がそれぞれ5mA、10mAの弱い電流)はもちろん、負荷抵抗が1オームのとき(電流はそれぞれ500mA、1Aの大量の消費電流)
でもでも負けず、出力端子には正確に0.5V、1Vが現れるべきです。
ところが現実には、出力回路内に妨害抵抗が生じます。これは、内蔵電池と出力端子との間に、例えば1オームが「直列に」入っている状態です。
このような出力端子に負荷抵抗をつないでみましょう。
電池が正確に0.5V(又は1V)を発生しており、出力端子の向こう側に100オームの負荷抵抗をつないであるなら、妨害抵抗によってわずかに電圧が低下し、
出力端子電圧は0.495V(又は0.99V)となって端子電圧としては誤差が発生し、さらに負荷抵抗が1オームになると、出力端子の電圧は0.25V(0.5V)で、大幅に不正確になってしまいますね。
「出力インピーダンス」とは、単純には「正確な電圧を発生させる電池と出力端子との間に直列に入っている妨害抵抗」ということができます。

・次に入力装置。テスター(電圧計)と考えましょう。
 理想的なアナログ電圧計を考えましょう。アナログ電圧計は、コイルに電流を流すと永久磁石との間で引力や反発力を生じて、ねじりバネをねじる強さとバランスさせることで
所定の位置まで針を動かすことはご存知でしょう。
安物はコイルの巻き数が少ないので、大きく針を振るためにはたくさんの電流を流す必要がありますが、高価なもの(高感度)は、コイルの巻き数が多く、わずかな電流でも大きく振れます(感度が高い)。この延長で、理想的なアナログ電圧計とは、電流をまったく流さなくても針が大きく振れるものです。
このとき、理想的な電圧計と、安物の電圧計の違いは、「並列に入った妨害抵抗」と考えることができます。
理想的な電圧計はまったく電流が流れないのに、安物は大量に流れる。仮に1V表示するのに安物は1A流す必要があるとすると、抵抗値は1オームとなり、これは、理想的な電圧計に並列に1オームの抵抗を入れたのと同じになります。
 1Vを出力しようとする出力装置が理想的(直列の妨害抵抗が入っていない)なら、どちらの電圧計をつなごうが端子電圧は同じ1Vで、電圧計としても1Vを表示しますが、出力装置の中に1オームの妨害抵抗が直列に入っている場合(出力インピーダンス1オーム)、電圧計が理想的ならなら直列の妨害抵抗があっても電圧降下が生じないので1Vを表示しますが、安物の電圧計(又は等価的につくった、理想的な電圧計に1オームの並列妨害抵抗をつないだもの)では、大きな電圧降下が生じて出力(=入力)端子電圧は0.5Vとなってしまいます。

・・・ということで、「出力インピーダンス」とは「出力に直列の妨害抵抗」と考えれば理解しやすく、「入力インピーダンス」とは「入力に並列の妨害抵抗」であり、どちらか一方が理想的(「直列の妨害が0オーム」か、「並列の妨害が無限大オーム」)ならば他方は理想的である必要はないが、現実には、どちらの妨害抵抗も存在する以上、「出力インピーダンスは小さく、入力インピーダンスは大きい」ほうが望ましいということになります。

(ご質問の中にある、”入力インピーダンスが大きいとエネルギーが少なくてすむ vs 出力インピーダンスが大きいとエネルギーがたくさん必要”の矛盾に関する疑問も、この「直列」と「並列」の関係ならご理解いただけるのではないでしょうか。)

なお、他の方から、「インピーダンスは必ずしも大きい(小さい)ほうが良いのではなく、マッチング(一致)が大切」という意見が出ていますが、これは次のように説明できます。
・「信号」は「情報」を送るので、基本的には”電圧だけが重要で、エネルギー(電力)は食わせたくない”。この前提では、上記の理想論のとおりであり、特に入力インピーダンスは無限大が良い。
・しかし、実際には、エネルギーが必要(アナログ電圧計でもバネをねじる仕事が必要)。したがって、どうしても一定量の電流を流す必要があり、入力インピーダンスを無限大にはできない。
このとき、ある法則により「出力インピーダンスと入力インピーダンスが一致したとき、入力側(受け取る側)に最大のエネルギーを与えることができる」という結果になっているので、両インピーダンスを一致させるのがいちばん良い
・さらに、別の法則から、高周波(高速で電圧が変動するので、長いケーブルにおいてはケーブルの場所によって電圧が異なる)においては、インピーダンスが一致しないと、「信号反射」等により波形が変形してしまうという結果になっている。

さてさて、すっかり長くなってしまいましたがいかがでしょうか。
お役に立てば幸いです。

こんにちは。
一生懸命お考えのようですね。
また、電池のモデルでほぼ到達できそうなところとお見受けします。

次のような説明ではいかがでしょうか。
ポイントは、「1Vを出力しようとして1Vとして受け取ってくれるかどうか。直列に入った”出力妨害抵抗”と並列に入った”入力妨害抵抗”が邪魔をする」

・まず、出力装置。出力装置は電池です。
 理想的な出力装置を考えましょう。これは電池(発電機)の一種と考えることができ、「0.5Vを出力すべき」「1Vを出力すべき」とき、それぞれその電圧が確実に出力さ...続きを読む


このQ&Aを見た人がよく見るQ&A

人気Q&Aランキング

おすすめ情報