CONCEPTS / ELECTRONICS
電気・電子の概念まとめ
電気・電子の原理や重要な関係式、例、モデルの適用範囲を読み、関連する実験で確かめましょう。30編の概念と30件の実験がつながります。
電気・電子の実験をすべて見る →電気・磁気
直流回路
分圧回路と負荷効果
系列抵抗の途中電圧は、抵抗の比によって決定されますが、負荷を出力に接続すると、その比は変化します。
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キルヒホッフの電流則・電圧則
節において、電流の流入と流出は等しく、理想的な回路の閉ループにおいて、電圧の変化の合計は0です。
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電池の起電力と内部抵抗
実際の電源は電流を供給するとき、内部でも電圧が降下することがあります。起電力と、負荷を接続して測る端子電圧を区別します。
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ホイートストンブリッジの平衡
橋は、その2つの中央の節が等しい潜在エネルギーを持ち、そして計器の電流が0の場合に、平衡状態にある。この条件は、未知の抵抗値を決定するために利用できる。
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電力・ジュール熱とヒューズ
電気抵抗は、電気エネルギーを熱に変換します。その結果として生じる熱の生成量の差は、電流を固定するか、抵抗を固定するかによって異なります。
概念を読む →コンデンサとコイル
RC回路の充電・放電
コンデンサを抵抗を通して充電する場合、電圧はすぐに電源電圧に等しくなりません。RC定数が変化の度合いを決定します。
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平行板コンデンサと蓄積エネルギー
容量は、形状と誘電体材料に依存します。コンデンサをバッテリーに接続したときと、コンデンサをバッテリーから切り離したときでは、異なる値は一定に保たれます。
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RL回路と自己誘導
コイルの自己インダクタンスは、電流の変化に対して逆向きに作用します。特定の電圧が印加された場合でも、電流はすぐに最終的な値に達しません。
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電磁石と磁気飽和
コイルの磁場は、電流と巻数に依存します。鉄芯は、磁場を大幅に強化できますが、磁場は無限に比例して成長しません。
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直流モーターと逆起電力
直流モーターは、電流と磁場の相互作用を回転に変換します。回転速度が上がると、帰起電力は電流とトルクの両方に影響を与えます。
概念を読む →交流と電力
オシロスコープと波形測定
オシロスコープは、電圧の時間変化を表示します。スケール設定は表示される波形の大きさを変えますが、信号の実際の周波数を変えることはありません。
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交流の実効値と平均電力
交流信号のRMS値は、同じ平均的な抵抗での加熱を生み出す、その直流値に等しい。単純な平均電圧は、その平均二乗の平方根とは異なる。
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RLC直列共振とインピーダンス
RLC回路において、インダクタンスとキャパシタンスのリアクタンスは、特定の周波数で互いに打ち消し合います。定電圧下で電流が大きくなる条件について検討します。
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変圧器と巻数比
トランスは、時間的に変化する磁束を用いて2つのコイルを接続します。理想的な状況下では、電圧は巻数比に従い、電流は電力の関係に従って変化します。
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送電電圧と送電線損失
同じ電力を送る場合、電圧を上げると電流は減少します。抵抗回路における損失は、電流の2乗に比例します。
概念を読む →半導体素子
ダイオードの非線形な電流・電圧特性
ダイオードの電流は、電圧と単純に比例しません。順方向電圧が増加すると、電流は劇的に増加し、シリーズ抵抗の重要性を生じさせます。
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LEDの色と光子エネルギー
光の周波数が増加すると、個々の光子のエネルギーは大きくなります。これをLEDの閾電圧に結び付けることで、プラント定数を約推定することができます。
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整流と平滑回路
整流は交流を一方の方向に変換し、平滑化は出力の変動を低減します。しかし、整流だけでは完全に一定の直流電流は得られません。
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トランジスタのスイッチング動作
NPNトランジスタは、小さなベース電流を用いて負荷電流を制御できます。増幅領域においては、電流比が飽和状態になるまで、直接的に続くわけではありません。
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トランジスタ増幅とクリッピング
増幅器は、電源の力を利用して、入力の小さな変化を、より大きな出力の変化に変換します。入力が大きくなりすぎた場合、波形が途切れることがあります。
概念を読む →デジタルと制御
論理ゲートと真理値表
論理ゲートは、あらかじめ定められたルールに従って、入力値 0 と 1 を、出力値に変換します。真の表（truth table）は、すべての可能な入力組み合わせを網羅的に比較するために使用される表です。
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二進加算器と桁上がり
二分加算は、現在の桁と次の桁への繰り上がりを同時に合計します。論理ゲートの組み合わせを用いて実装できます。
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フリップフロップとデジタル状態の記憶
フリップフロップは、前の状態を記憶するシーケンシャルロジック回路です。Dフリップフロップは、定義されたクロックのエッジで入力を受け取り、その出力の状態を更新します。
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標本化・量子化とエイリアシング
サンプリングは時間間隔を決定する一方、量子化は値のステップを定義します。サンプリング頻度とADCビット数は、異なる種類の情報損失に影響を与えます。
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PWMとデューティ比
PWMは、オンにする時間の比率に基づいて、平均的な駆動レベルを制御します。同じデューティサイクルを用いても、ターゲットの応答速度によって動きが異なります。
概念を読む →センサーとアナログ信号
光抵抗センサとしきい値制御
光抵抗の抵抗値の変化は、電圧分割回路における電圧の変化として測定できます。抵抗の配置によって、照度が増加すると出力が増加または減少することがあります。
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NTCサーミスタと温度測定
NTCサーミスタの抵抗は、温度が上昇するにつれて減少します。これは、非線形な曲線を使用しているため、単純な線形的な表示とは異なります。
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演算増幅器と負帰還
負のフィードバックは、演算増幅のループのゲインを抵抗比によって設定することを可能にする。その出力は、電源電圧の範囲内で制限される。
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RCフィルタの周波数応答
RC フィルタは、周波数に応じて、信号の振幅と位相を異なる割合で変化させる。カットオフ周波数は、信号が完全に消失する点ではない。
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