電験3種WebHandMade[過去問・解答・重点学習]

電圧源と電流源


電源とは、電気エネルギー(電力)を負荷に持続して供給することができる装置であり、電圧源電流源がある。




1.電圧源と理想電圧源


下図1の電圧源の内部抵抗が0と見なせる図2の電圧源を理想電圧源という。





上図2の理想電圧源は、負荷の状態が変化しても内部抵抗による電圧降下が発生しないので、電源の端子電圧は常に一定になる。





2.電流源と理想電流源


下図3の電流源の内部抵抗が無限大と見なせる図4の電流源を理想電流源という。





上図4の理想電流源は、負荷の状態が変化しても内部抵抗に分流することはないので、電源の端子から流れる電流は常に一定になる。





3.等価とは


等価(とうか)とは、お互いの価値や働きが同じであることをいう。

【例】ニ枚の500円玉と一枚の千円札と同じ価値があるので、等価変換することができる。





4.電圧源と電流源の等価変換の公式


電圧源と電流源の等価変換は、下式(1)と(2)式で行うことができる。






5.変換公式(1)の確認





電圧源から電流源に等価変換するには、上図5と6の負荷電流Iと端子電圧V0が同じになるという条件で、Ixとrxを求めれば良い。

図5より下式(3)、図6より下式(4)を立式して比較すれば、変換公式(1)を確認することができる。





6.変換公式(2)式の確認





電流源から電圧源に等価変換するには、上図8と7の負荷電流Iと端子電圧V0が同じになるという条件で、Exとrxを求めれば良い。

図8より下式(5)、図7より下式(6)を立式して比較すれば、変換公式(2)を確認することができる。





例題1


下図の回路の電圧源を電流源に等価変換して、電流I[A]の値を求めよ。








例題2


下図の回路の端子電圧V0は、ミルマンの定理を適用すると下式(1)のように書くことができる。
電圧源と電流源の等価変換から、この式が正しいことを確認しなさい。








例題3


下図の回路の電流源を電圧源に等価変換して、電流I[A]の値を求めよ。