電験3種の理論の基本_オームの法則とキルヒホッフの法則

電気 ビル設備管理

【前回までのあらすじ】

社会的・経済的・年齢的な事情から、瀬戸際まで追い込まれた万年平社員の高齢ビルメン。

「電験3種、目指すしかねえべぇ~! ホームレスになるかどうかの瀬戸際だべぇ~!」

と思い立った。

 

勉強した内容を忘れない様にまかと、また確実に理解できるようにと。

このシリーズの記事を”まとめ”として書いていく事を決意した。

勉強に使用する教材は、まずは分かりやすいものを使用する。


これだけ理論 (電験第3種ニューこれだけシリーズ)

みんなが欲しかった! 電験三種 理論の教科書&問題集 (みんなが欲しかった! シリーズ)

 

1.オームの法則

まずは電験3種の勉強にあたって 全ての教科の基本となる【理論】

その中でも 基本中の基本 【オームの法則】

職業訓練校でこれを始めて見た時は、頭が真っ白になったのを覚えている。

 

【オームの法則】 V=IR とは 電圧=電流×抵抗 

V…電圧(単位:V ボルト) I…電流(単位:A アンペア) R…抵抗(単位:Ω オーム)

例えると 100V=20A×5Ω 

抵抗とは照明器具など、実際に電気を消費して利用している器具などである。

2.合成抵抗の求め方

抵抗が直列: 電圧(電池など)から4Ωの抵抗と4Ωの抵抗が1本の線でつながっている

合成抵抗:単純に加算(たす)だけ 4Ω+4Ω=8Ω

抵抗が並列: 電圧(電池など)から枝分かれして4Ωの抵抗と4Ωの抵抗につながっている

合成抵抗:積/和 (4Ω×4Ω)÷(4Ω+4Ω)=16/8Ω=2Ω

電圧降下

電圧降下とは 回路で抵抗で消費される電圧である。

100Vのコンセントから流れた4Aの電流が3Ωで消費される電圧はオームの法則より

V=4A×3Ω V=12V つまり電圧降下は12Vで

この抵抗を通った後の電圧は 100V-12V=88V に減少しているのである。

※100V=4A×3Ωで??とならないように… あくまで消費される電圧を計算しているのである。

 

ここで参考書や問題集でオームの法則の問題にチャレンジ 基本なだけに全問正解必須

キルヒホッフの法則

【第一法則】

電気回路はよく川の流れに例えられるが 電流は川を流れる 水の量 とすると

上流を Ⅰ₁ 分岐した下流が2つの場合 Ⅰ₂, もう一方をⅠ₃ とすると

(本流から流れ込んだ電流)Ⅰ₁=(各支流に流れ出た電流)Ⅰ₂✛Ⅰ₃

 

【第2法則】

回路を一定方向に1周したときの 起電力(V)と電圧降下(消費した電圧)は等しい。

これが凄く重要で、回路はどこかで必ず分岐している。

電圧V(電池など)から各分岐へ時計周りで計算、分岐が2つなら ここで最低2つ①②

そして分岐内からもう一方の分岐(電圧は含まない) ここで1つ③

計3つのルートが考えられ、ここから計算に入っていく

 

例)12Vの電池から4.8Ωの抵抗を通り、2Ωと3Ωに分岐して電圧に帰っている回路の電流は?

分岐ルート ①12V=4.8Ⅰ+2Ⅰ₁ と ②12V=4.8Ⅰ+3Ⅰ₂

分岐内ルート ③2Ⅰ₁=3Ⅰ₂

【第1法則】より ④Ⅰ=Ⅰ₁+Ⅰ₂

 

ここで中学生の時にならった方程式が必要になってくる。不要なⅠを代入して消していく。

②は12=4.8(Ⅰ₁+Ⅰ₂)+2Ⅰ₁= 6.8Ⅰ₁+4.8Ⅰ₂

③は12=4.8(Ⅰ₁+Ⅰ₂)+3Ⅰ₁= 4.8Ⅰ₁+7.8Ⅰ₂

②に7.8かけて③に4.8かけてⅠ₂の前の数値を合わす ②から③を引くと未知数Ⅰ₁の答えが出る。

ここでは 36=30Ⅰ₁ ∴Ⅰ₁=1.2 となる ※左辺、右辺すべてに7.8や4.8を掛けないとダメ!

そうすると①から④まで代入していけば全ての未知数が導きだせる。

 

ここで参考書や問題集でキルヒホッフの法則の問題にチャレンジ 重要なだけに全問正解必須

 

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