独立電圧源と電流源

電圧源は、その端子間に一定または変動する電圧を提供する装置です。電流源は、その端子間に一定または変動する電流を提供する装置です。両方の電圧源と電流源は、さまざまな電気回路や装置を動作させるために不可欠です。

しかし、すべての源が同じではありません。他の回路要素との相互作用の仕方によって、源は独立源と従属源の2つの主要なカテゴリに分類できます。

独立電圧源または電流源とは何ですか？

独立源は、回路内の他の量に依存しない源です。その出力電圧または電流は自身の特性によって固定され、負荷や他の回路条件によって変化しません。

独立電圧源は、その端子間の電圧を一定に保ちます。独立電流源は、その端子間の電流を一定に保ちます。

独立源は一定または時間変動するものがあります。一定源は、その操作中に電圧または電流の固定値を提供します。時間変動源は、時間の関数に応じて電圧または電流の値を変更します。例えば、正弦波、パルス、またはランプなどがあります。

独立源を表す記号は以下の通りです。円の中の矢印は、電流源の出力電流の方向と、電圧源の電圧の極性を示しています。

独立源の例としては、バッテリー、太陽電池、発電機、交流発電機などがあります。

従属電圧源または電流源とは何ですか？

従属源は、回路内の他の量に依存する源です。その出力電圧または電流は、回路の他の部分の電圧または電流の関数です。従属源は制御源とも呼ばれます。

従属源は、電圧制御または電流制御のいずれかになります。電圧制御源の出力は、回路内の他の要素の電圧によって決定されます。電流制御源の出力は、回路内の他の要素の電流によって決定されます。

従属源は、電圧依存または電流依存のいずれかになります。電圧依存源は、制御電圧または電流に比例する電圧出力を提供します。電流依存源は、制御電圧または電流に比例する電流出力を提供します。

従属源を表す記号は以下の通りです。菱形は源が従属であることを示します。菱形の中の矢印は、電流源の出力電流の方向と、電圧源の出力電圧の極性を示します。菱形の外側の矢印は、電流制御源の制御電流の方向と、電圧制御源の制御電圧の極性を示します。

従属源の例としては、増幅器、トランジスタ、オペアンプなどがあります。

制御量が一定または時間変動するかどうかに応じて、従属源も一定または時間変動することができます。

理想的な電圧源または電流源とは何ですか？

理想的な源は、源の理想化された挙動を表す理論的な概念です。理想的な源には内部抵抗またはインピーダンスがなく、回路に無限の電力を提供することができます。

理想的な電圧源は、負荷インピーダンスまたは電流に関わらず、その端子間の電圧を一定に保ちます。理想的な電流源は、負荷インピーダンスまたは電圧に関わらず、その端子間の電流を一定に保ちます。

理想的な源を表す記号は、独立源で使用されるものと同じですが、内部抵抗やインピーダンスの表示はありません。

理想的な源の実際の例はありませんが、ある条件下では一部の実際の源が理想的な源として近似することができます。たとえば、バッテリーは、内部抵抗が負荷抵抗と比較して無視できる場合、理想的な電圧源とみなすことができます。同様に、太陽光発電セルは、内部抵抗が負荷抵抗と比較して無視できる場合、理想的な電流源とみなすことができます。

電圧源と電流源の相互変換方法

任意の実際の源は、等価な内部抵抗またはインピーダンスを持つ電圧源または電流源として表現することができます。つまり、任意の電圧源を等価な電流源に、またその逆に変換することができます。

電圧源を等価な電流源に変換するには、2つのパラメータが必要です：出力電流と電流源の内部抵抗。

等価な電流源の出力電流は、元の電圧源の短絡電流に等しいです。これは、元の電圧源の端子間にゼロ抵抗の配線で接続したときに流れる電流を見つける必要があることを意味します。

等価な電流源の内部抵抗は、元の電圧源の開回路抵抗に等しいです。これは、元の電圧源の端子間の抵抗を見つける必要があることを意味します。

電流源を等価な電圧源に変換するには、2つのパラメータが必要です：出力電圧と電圧源の内部抵抗。

等価な電圧源の出力電圧は、元の電流源の開回路電圧に等しいです。これは、元の電流源の端子間の電圧を見つける必要があることを意味します。

等価な電圧源の内部抵抗は、元の電流源の短絡抵抗に等しいです。これは、元の電流源の端子間にゼロ抵抗の配線で接続したときの抵抗を見つける必要があることを意味します。