2009/02/09
電験三種取得講座
☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆ 今週は「直流回路」に関する情報です。 ☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆━☆━☆☆ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ☆★☆★☆★ 電験三種を取得しよう！Vol.005 ☆★☆★☆★ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ こんにちは！ 前回まで、三種に必要な計算について説明してきました。特に重要と思われる 三平方の定理、複素数計算について学習しましたが、それらのみでは不十分で あることは、読者の皆さんが一番理解していると思います。 計算は、「実際に書いて計算すること」が最も大切です。安易に計算機に頼らず、 実際に計算してみてください。 では、本題に入ります。 今回は直流回路についてです。 直流回路については、ほとんどの読者は既に理解しているか、イメージはつか んでいるのではないでしょうか。 さて、直流回路ではどういった問題が出題されるのでしょうか。 芋ずる方式で考えていきましょう。 効率良く電気を流すことは、電気業界では永遠のテーマです。いかに損失を少 なくするかですね。損失＝抵抗になるわけです。 それでは、抵抗の公式です。Ｒ＝ρｌ/Ｓ Ｒ：抵抗(Ω) ρ：抵抗率（(Ω・ｍ) ｌ：長さ（ｍ）ｓ：面積（m2(２乗））です。 この抵抗率は、導電率（S/m）と反対の関係があります。注意してください。 また、導体は温度によって、抵抗値が変化します。 Ｒ＝Ｒ０（１＋αＴ） ここで、Ｒ：Ｔ℃における抵抗値、Ｒ００℃における 抵抗値 α：抵抗温度係数（例えば銅線の温度係数α＝1/234.5） Ｔ：周囲温度 （℃）になります。 導体や絶縁体は温度が高くなると、抵抗は高くなります。しかし、半導体はその 逆になります。半導体は、導体と絶縁体の中間のものです。半導体については、 「機械」の学習のときに、詳しく説明したいと思います。 電気が流れるときには、抵抗が発生します。その抵抗をつかんで、直列回路、 並列回路の問題を解いていきます。 実際には、直列のみ、並列のみの問題が出題されることはほぼないと思います。 直列・並列の混合か、各種法則を使用して解くことになるでしょう。 では、その法則について説明します。 １． オームの法則 Ｖ＝ＲＩ （言うまでもありませんね） ２． 重ね合わせの理 複数の電源（電流源、電圧源）を含む回路において、 それぞれの電源が単独にあるとして計算します。電圧源は短絡（ショート）、 電流源は開放（オープン）にします。 ３． ミルマンの定理 覚えておくと便利です。解答時間短縮必至です。 ４． テブナンの定理 出題の可能性が高いものです。Ｉ＝Ｅ０/(R+R0)必ず 覚えてください。 ５． ノートンの定理 Ｖ＝I0/(G+G0) ６． キルヒホッフの第一法則（電流）、キルヒホッフの第二法則（電圧） 基本的法則ですので、理解しておいてください。 これらの定理または法則を知っておけば、三種では十分でしょう。 参考書等を見て必ず確認してください。 では、次に電力と電力量についてです。 電力Ｐ（Ｗ ワット）は、Ｐ＝ＶＩとして求めることができます。 そして、電力量は、電力と消費される時間との積になります。 Ｗ（Ｗ・ｓ）＝Ｐｔ、変換して、Ｗ＝ＶＩｔまたはＩ２ｔとして、熱エネルギー としてあらわすことができます。 実用上は、このＷ（ｗ・ｓ）ではなく、（ｋｗ・ｈ：キロワットアワー）であら わすのが一般的です。 ここで、Cal(カロリー)とJ(ジュール)の換算を説明します。 １（ｗ・ｓ）＝１（Ｊ） １（ｋｃａｌ）＝４１８６（Ｊ） ８６０（kcal）=１（ｋｗ・ｈ）になります。 熱量計算では、この変換が必要になります。 例えば、電熱器や電気温水器で、比熱体（水等）を加熱した場合を考えてみま しょう。 Ｑ＝ｍｃθが成立します。 Ｑ：熱量（Ｊ） ｍ：比熱体の重さ（ｋｇ） ｃ：比熱体の比重（J/kg/K） θ：上昇した温度(Ｋ) 回路計算をする上で、直流回路は基礎的なものです。 今回は、抵抗から始まり→温度によって変化する抵抗値→抵抗の持つ意味を踏ま えての回路計算→回路計算を解くための各種定理・法則→電気がどれだけの時間 が流れたか（電力量）→電力とあわせて発生する熱量という流れで学習しました。 簡単な公式でも展開していくと、さまざまなことが発見できます。公式の展開で、 応用力を養うことができます。多くの問題を解いてみてください。 次回は、電力（水力発電）についてです。 こちらも見てください！URL http://ameblo.jp/pe-japan/
