テブナンの定理

テヴェナンの定理は、電気回路の複雑なインピーダンスを単一の等価インピーダンスに簡略化する電気工学の原理です。この定理は、任意の線形の二端子電気ネットワークが、単一の電圧源と単一のインピーダンスの直列接続で構成される等価回路で表すことができると述べています。電圧源の電圧はネットワークのオープンサーキット電圧であり、インピーダンスは電圧源を取り除き端子をショートしたときのインピーダンスです。テヴェナンの定理は、19世紀末に初めて提案したフランスの技術者レオン・シャルル・テヴェナンにちなんで名付けられました。

テヴェナンの定理は次のように述べられます。

任意の線形電気ネットワークまたは電流と電圧源を持つ複雑な回路は、単一の独立電圧源VTHと直列抵抗RTHで構成される回路に置き換えることができます。

IL= VTH/RTH+RL

ここで、

負荷電流 – IL

テヴェナン電圧 – VTH

テヴェナン抵抗 – RTH

負荷抵抗 -RL

テヴェナン等価回路は、回路を単一の簡略化されたモデルで表現できるため、電気回路の解析や設計に役立つツールです。これにより、回路の動作を理解し、異なる入力信号に対する応答を計算することが容易になります。

回路のテヴェナン等価を決定するには、次の手順を実行できます。

• 回路からすべての独立源を取り除き、端子をショートします。

• 源を取り除いた状態で端子を見た時のインピーダンスを決定します。これがテヴェナンインピーダンスです。

• 源を回路に戻し、端子のオープンサーキット電圧を決定します。これがテヴェナン電圧です。

• テヴェナン等価回路は、テヴェナン電圧と同じ値の電圧源と、テヴェナンインピーダンスと同じインピーダンスを持つ直列接続です。

• テヴェナンの定理は、線形の二端子ネットワークにのみ適用可能であり、非線形回路や2つ以上の端子を持つ回路には適用できません。

テヴェナン電圧とは何を意味するのか？

テヴェナン等価電圧（Veq）は、開回路での負荷の2つの端子間で測定される電圧と同じです。テヴェナン等価回路では、この特定の値が最適な電圧源として使用されます。

テヴェナンの定理のいくつかの応用例は何ですか？

テヴェナンの定理は、負荷の値が回路の解析中に変化する電力回路の解析にシンプルなアプローチを提供します。この定理を使用して負荷を流れる電圧と電流を計算することは、新しいコンポーネントを追加するたびに回路全体を再計算するよりも時間節約となります。

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