電圧源と電流源の意味と等価交換

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電圧源と電流源の意味と等価交換

電圧源の回路を電流源回路に等価交換すると

$I_o=\cfrac{E_o}{r}$

電流源の回路を電圧源回路に等価交換すると次のようになる。

$E_o=rI_o$

理想的な電圧源と電流源の回路

理想的な電圧源は、内部抵抗=0 とされますので、負荷の大きさが変動しても出力電圧が一定になります。

また、理想的な電流源は、内部抵抗=∞とされますので、負荷の大きさが変動しても出力電流が一定になります。

実際の電圧源の回路と電流源への等価交換

しかし、実際の電源には小さいながらも内部抵抗がありますので、出力電圧が負荷の大きさによって変化します。

図の左図のような電圧源の回路は、右図の電流源回路に等価交換できます。

電圧源の回路を電流源回路に等価交換すると、次のようになります。

$V=E_0-rI\tag{1}$

$I_0=I+\cfrac{V}{r}\tag{2}$

式(1)を式(2)に代入する。

$I_o=I+\cfrac{V}{r}=I+\cfrac{E_o-rI}{r}=\cfrac{E_0}{r}$

$$I_o=\cfrac{E_o}{r}\tag{2-1-17-1}$$

実際の電流源の回路と電圧源への等価交換

電流源の回路を電圧源回路に等価交換すると、次のようになります。

$I=I_0-\cfrac{V}{r}\tag{3}$

$E_0=V+rI\tag{4}$

式(3)を式(4)に代入する。

$E_o=V+rI=V+r\left(I_o-\cfrac{V}{r}\right)=rI_0$

$$E_o=rI_o \tag{2-1-17-2}$$

以上で「電圧源と電流源の意味と等価交換」の説明を終わります。

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