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第一種電気工事士 計算問題を極める(キルヒホッフの法則)

目次

はじめに

 まずはじめに下の図1のような回路を見て気づくことがありませんか?

図1 抵抗接続回路

 はい。一つの回路に直流電源が2つ接続されていることです。この手の問題だと「抵抗R2に流れる電流はいくつですか?」などの問題などが出題されます。電源が1つのスタンダードな回路であるとオームの法則を簡単に適用して解けばいいのですがこのような問題が目の前に出現すると頭を抱えてしまいますよね。。
 もちろんオームの法則だけで解こうと思えば解くことができるのですが、色々な法則を理解して使えるようになると容易に解けてしまうものです。
 これからキルヒホッフの法則について学んでいきましょう!また、実際に出題された問題も使用して見ていくので一緒に勉強しましょうね!

キルヒホッフの法則

図1のような回路のように、電源や負荷が複数ある回路の電流を求めるときに用いる定理だと頭にインプットしてください。
また、キルヒホッフの法則には「第一法則」と「第二法則」の2種類があります。
 第一法則がこれから複雑の回路の問題を解くときにほんとうぅに大切なので図1の回路をもう少しわかりやすくした図2の回路でみていきましょう!

図2 図1をわかりやすく追記した回路

キルヒホッフの第一法則
通称(電流則:でんりゅうそく)と呼ばれます。慣れてきたら電流の法則なんだ!みたいに覚えてください!

流入する電流の和と、流出する電流の和は等しい」 と呼ばれていますが、、

どういうこと?

と思った方挙手してください! 私もはじめての電気理論の講義の時、全く意味がわからなかったです。

図2の回路を用いて式で表すと次のようになります。

i1+i2=i3

電流i3はi2とi2の合計の値の電流が流れるよ ということです。

川に流れる水をイメージすればわかりやすいのかもしれません。また、式の通りi2とi3の電流値がわかればi1の電流値も求めることができますよね!

次にキルヒホッフの第二法則についてみていきましょう。(これがむずかしいのです、、)

キルヒホッフの第二法則

 図2において赤く円を描きました。この円を「閉回路」や「閉ループ」と参考書は言っていると思います。図2のように閉回路Aと閉回路Bと自分で任意に閉回路を決めて考えます。

「任意の閉回路の、電圧降下の総和は起電力の総和に等しい

ここで 起電力 という言葉が出てきました回路図にあるE1,E2の直流電源のことだと思ってください。

キルヒホッフの第二法則を図2に当てはめていき、式で表すと図3のようになります。
式を立てるときには電流の向きと任意で決めた閉回路の向きに注意してください。

Sunn
起電力と電流の向きが逆の場合にはマイナスになるので気をつけて!
図3 図2にキルヒホッフの第二法則を適用

それでは実際に出題された問題を解いていきましょう!


実際に出題された問題 問題1

問1 下の図のような直流回路において電源電圧は106 V 抵抗Rの両端の電圧は6 Vである。抵抗Rの抵抗値Ω は?



<解答>

実際に出題された問題 問題2

問2 図のような直流回路において抵抗R=3.4Ωに流れる電流が30Aであるとき、図中の電流i1は?

<解答>

Sunn
場合によって閉回路一つで解ける場合もあるんだね!

実際に出題された問題 問題3

図のように、内部抵抗r(Ω)、起電力E(V)、の電池Aと内部抵抗2r(Ω)、起電力Eの電池Bを並列に接続して、抵抗負荷に電力を供給している。Aの電池から電流i1は、Bの電池からの電流i2の何倍か?



<解答>

実際に出題された問題 問題4

図のような直流回路において電流i の値(A)は?

<解答>

実際に出題された問題 問題5

図のような直流回路において、閉回路a→b→c→d→e→aにキルヒホッフの第二法則を適用したときの場合を式で表せ。

<解答>

まとめ

以上キルヒホッフの法則の知識を深めていただくために実際に出題された問題5問紹介させていただきました。

合格に向けて知識を深めていきましょう!

それではまた!

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