整流層の抵抗として、微分抵抗という概念がありますが、
これはどうして有用な考えなのですか?
どのようなときに有用なのかを含めて、理由を教えてください。

A 回答 (2件)

抵抗の概念には2種類あります



ひとつは一般的な抵抗で一定の電圧を掛けた時に
一定の電流が流れる、その比率ですね.

もうひとつは、
一定の電圧が掛かり、電流も流れている時に
その電圧を微小変化させた時に発生する微小な電流変化です。
これが微分抵抗です。

さて、この有用性ですが、とても大切です。

まず、電流を取り出すことが出来ない回路では一般的な抵抗が定義できません.
たとえば、強力な負帰還を掛けた回路です。
負帰還がかかると微分抵抗は減りますが、
回路そのものはそんなに電流を流せないのが普通ですから
普通の抵抗は定義できません.
opアンプの出力は微分抵抗50Ω程度ですが、
10vの出力を出したときに0.2Aを出力する事はできないわけです。

またもうひとつ、ノンリニアな回路でも微分抵抗は重要です。

整流器は0.7vまで出力が出ません.
また、その後も電圧によって抵抗値は変化します。
このため、普通の抵抗に置き換えることはできず、
電流変化/電圧変化=微分抵抗 でその動作を把握する事になります。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
大変、参考になりました。
微分抵抗の重要性が分かりました。

お礼日時:2001/01/15 21:54

整流器の詳しいことは,


何かそういう本を参照してもらうとしまして,
微分抵抗のごく簡単なことを.

誰でも知っているオームの法則は電流Iと電圧Vが比例して,
V=IRのRが抵抗です.
線型なら,R=V/IでRを決めても,
R=dV/dIで決めても同じことですね.
微分で決めたRを微分抵抗と呼んでいます.
V=IRは電流や電圧が小さいときだけで,
一般にそれらが大きくなると線型関係ではなくなります.
で,多少の非線型ぐらいでは済まなくて,
電流を増やすと電圧が減ってしまう,
などのことがおこることがあります(例えば,サイリスターなど).
こういうときは,dV/dI<0 で,微分抵抗は負になります.
単に「負抵抗」と言ったりもします.
負抵抗と言ったって,もちろん電流と電圧が逆には向くわけはなくて,
V=IRの方からRを見ればもちろん正です.

電流をちょっとだけ変化(ΔI)させると,電圧の変化ΔVは
1次までで,ΔV=(dV/dI)ΔI です.
この係数がまさに先ほどの微分抵抗になっていて,
dV/dI<0なら,ΔI>0に対してΔV<0,ですね.
こういう状況を便利に表せるので,微分抵抗を使うのです.
電流を増やすと電圧が減ってしまう領域の中で
少し電流を変化させるときなど,まさにうってつけです.

電流を増やすと電圧が減ってしまうという変なことが起こるのは,
電流を増やすと電流を運ぶキャリアが増える,などの理由によります.
電流が主要原因になっている場合と,
電圧が主要原因になっている場合とがあります.
エサキ・ダイオードは後者の例で,この仕事でノーベル賞を受賞したのが
江崎玲於奈先生です.

さすが,ノーベル賞受賞者ですね.
「れおな」と入れたら一発で漢字変換できました.

回答を送ろうと思ったら,tnt さんの回答がもう出ていました.
私は負抵抗ばかり書いてしまいましたが,
tnt さんの言われることも重要ですね.
要は,オームの法則で表せない非線形なIとVとの関係を
簡潔に表すため,です.
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この回答へのお礼

分かりやすい説明をしていただき
ありがとうございます。

お礼日時:2001/01/15 21:57

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Q抵抗について

次の抵抗の値ってどのくらいですか。
・豆電球の抵抗(一般的なもの)
・LED(ダイオード)
・モーター(マブチモーター)

Aベストアンサー

 
 
 オームの法則とは、

  電気抵抗≡電圧/電流

で電気抵抗を定義するものです。



1.
『オームの法則とはグラフで表せば原点を通る直線である』…最初に習う定義はこうですね。線形理論です。名前のとおり直線的=正比例な関係しか扱いません。
 この定義では;LEDは原点を通ってるけど直線的でないので オームの法則に乗ってない、となります。とすれば電球も 原点を通るが直線的ではないので
http://web.kyoto-inet.or.jp/people/sugicom/kazuo/sozai/tenmame.gif
のでオームの法則に乗ってない、オームの法則では計算できない、となってしまう。
これを本末転倒的に言い替えると、『 LEDも豆電球も 抵抗ではない 』 となってしまうのですね。ネット上ではそんなニュアンスで電気抵抗の意味を説明してるサイトが散見されます。



2.
『 直線的な特性でなくても、(微小な電圧変化)/(微小な電流変化) を抵抗と定義する。』…本格的に電気を学ぶときに習うオームの法則です。これによって「ダイオードは非線形な抵抗だ」と言います。そして「豆電球も非線形な抵抗だ」となります。
(微小変化)/(微小変化) は微分ですよね、特性曲線の傾きです。これを 『 微分抵抗 』 と言います。



3.
それでは、回答No3のような「電球はオームの法則(初等定義)で計算できる」という素朴な考えは何なのでしょう。 「…電池があって豆電球があって途中に抵抗器が無い、なのに電流は一定で流れてる、だから、豆電球は抵抗なのでは…」という考えです。
 この考えで浮かび上がってくる抵抗とは、何者なのでしょう。
 特性曲線を y=f(x) と書けば f(x)/x という者です。
最初の素朴な定義に従って「こんな計算は違反です」というのは論外です。
で、
こうして計算した数値と「同じ値の抵抗器」で、そっと置き換えても、回路の状態は変化しませんよね、こういうのを 等価抵抗(とうかていこう) と言います。

電気では 等価ナニナニ というのが多数登場します。いずれも「置き換えても状態が変わらない」という論法です。
(回答No.2では動作抵抗と書いてました、発音が似てたせいか馬鹿やってました、ご免なさいです。)


 そういうわけで、電球を抵抗と見なすなら、LED も同じ意味で抵抗と見なせます。



4.
 次に、「 LED には抵抗が必要だ。抵抗が無いと大電流でこわれてしまう」のは電子工作でも常識だと思います。
 しかし、
自転車用の豆電球を商用電源の100Vで点けると大電流でこわれてしまいますが、電流を制限する抵抗を付けてやれば大丈夫です。 ← この状況、LEDと同じなのです。

 例えば、抵抗無しで LEDを10mAで光らせたいと思ったら、
http://web.kyoto-inet.or.jp/people/sugicom/kazuo/sozai/tenled.gif
この図を見て 10mAのところの電圧を 正確に与えればいいのです。約 2.0V ですね。
もし3.0Vをかけると、図をはみ出してしまう大電流になりますね。 もし市販の乾電池2本直列そのままつなぐと、大電流を出せる電池なら LED は焼け切れそうです。 ←この状況、豆電球を直接100Vにつないだのと同じなのです。

電流制限抵抗は「電池の電圧と LEDの電圧の 差額を分担してくれてる」のです。

 例えば1.5V用の豆電球を倍の3Vで使うと、
http://web.kyoto-inet.or.jp/people/sugicom/kazuo/sozai/tenmame.gif
図から電流は何倍にもなりませんけど、ひどく明るくなって寿命が短いですよね。だから こういう使い方をするなら LEDと同じく制限抵抗が必要なのです。(こういう使い方は滅多にやらないので知られてないだけです。)


 LEDと豆電球の図を比べると、LEDは立ってます。豆電球は寝てます。電圧がわずか変化したときの電流の変化は、LED の方がずっと大きいですね。 だから制限抵抗なしで LED を使うときは、電圧を正確に押さえる必要があります。 レーザーの発光ダイオードなどはそういう使い方もされますが、一般工作では抵抗を使うのが安価で確実です。
 
 

 
 
 オームの法則とは、

  電気抵抗≡電圧/電流

で電気抵抗を定義するものです。



1.
『オームの法則とはグラフで表せば原点を通る直線である』…最初に習う定義はこうですね。線形理論です。名前のとおり直線的=正比例な関係しか扱いません。
 この定義では;LEDは原点を通ってるけど直線的でないので オームの法則に乗ってない、となります。とすれば電球も 原点を通るが直線的ではないので
http://web.kyoto-inet.or.jp/people/sugicom/kazuo/sozai/tenmame.gif
のでオームの法則に...続きを読む


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