【電験理論の直流回路講座】直流回路の書き換えのコツについて

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でんます
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こんにちは!電気資格コンサルタントのでんますです!

ないお
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直流回路の計算のとき、回路図がややこしくてよくわからなくなるんだけど、何か理解するコツがあるのかな。

今回は、こういった悩みにお答えします。

直流回路の基本的な回路図としては、例えば下記のようなものがあります。

こういった回路であれば比較的わかりやすいので簡単ですが、次のような回路図だと途端に難しくなります。

そこで今回は、直流回路の図面書き換えと計算のコツなどをお話ししていこうと思います。

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【電験理論の直流回路講座】直流回路の書き換えのコツについて

直流回路の計算は、回路の成り立ちを理解しているとそれほど難しく感じないと思います。

電験の理論科目では、直流回路以外難しい問題がいっぱいあるので、点を削る問題ではなく点を稼ぐ問題が出てきます。

つまり、確実に点を稼ぐべき単元が直流回路の部分となります。

それゆえ今回の回路概念について理解しておくことは、今後の勉強に大いに役立つと思います。

ということで、今回は比較的出題確率が高そうな回路図を紹介し、どういった考えで書き換えるか説明させていただきますね。

内部抵抗がある回路図

内部抵抗が電源側に接続されている回路図を考えてみます。

こんな回路です。

この場合大元の電圧はEとなり、Vは抵抗で分圧された電圧ですので、次のように書き換えることができます。

 

こう考えると、VrはE-Vということが理解しやすいですし、計算も迷うことなく行えると思います。

内部抵抗の考え方は理論でも多く出題されますが、機械科目の電動機あたりの計算でも出題されますので、ここでマスターしておいたほうがいいですね。

直列接続と並列接続の混合回路について

次は抵抗の直列と並列接続時の回路はどういった感じで考えていくか説明します。

まず下記のような回路が対象となります。

一方通行の回路図を勉強してから、いきなりこんな回路を解けとか言われると多少戸惑うかもしれませんね。

で、考え方としては次の通りです。

このように考えると、たちまちわかりやすくなったかと思います。

さらに応用問題として過去問にはこういった問題があります。

今までの説明を理解しているとうまく解けるようになりますが、考え方としては次の回路に書き換えるといいです。

こうすると、ただの直列と並列の複合回路だとわかるので、淡々と計算をしていけば解答できるかと思います。

ブリッジ回路の考え方について

ブリッジ回路は以下のような回路図となります。

ブリッジ回路が平衡していると、真ん中のR5は消すことができますので以下の式が成り立ちます。

そして真ん中の抵抗R5が消せると、以下のように回路を書き換えることができます。

このように考えていくと、ブリッジ回路は簡単になるかと思います。

また、形を変えてこういった回路になることもあるので覚えておくといいです。

直流回路の問題では、ブリッジ回路がよく出題されるので理解しておくと得点源となるのでオススメですね。

すべり抵抗回路について

最近は出題頻度が下がっていますが、こういった回路も存在します。

なんともよくわからない回路ですが、以下のように書き換えることができます。

元々あったすべり抵抗のRabは、接続点acとbcで抵抗を分けることができます。

そうすると、ただの並列回路に書き換えることができ、途端にわかりやすくなります。

さらに上記を書き換えると下記の通りとなります。

こうすると、後は基本的なオームの法則などで解答できるようになりますね。

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【電験理論の直流回路講座】直流回路の書き換えのコツについて:まとめ

今回は直流回路の書き換えのコツについて説明しましたが、直流回路の問題はわざと複雑にしている回路ばかりというのがわかったかと思います。

全ての問題に言えることですが、解答しやすいように自分でわかりやすく書き換えることは非常に重要です。

結局正しい答えを選択すればいいだけですから、途中で式や回路などはどんどん書き換えて応用を効かせて解答していきましょう!

ここまでお読みいただき、ありがとうございました^^

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