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電気回路
電磁気学 | ||||||||||||
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電気回路（でんきかいろ、英: electric(al) circuit）は、抵抗、キャパシタンス、インダクタンスといった受動素子のみを構成要素とする回路[1]。一般にはダイオードやトランジスタといった能動素子を構成要素に含む回路は電子回路として区別する[1]。
目次
1 特徴
2 設計方法
3 分類
4 脚注・出典
5 関連項目
特徴
電気回路は、インダクタ、コンデンサ、スイッチなどの電気的素子が電気伝導体でつながった電流のループ（回路）である。
電気回路は、電流の流れのための閉ループを持っていて、2つ以上の電気的素子が接続されている。
「回路」の語義的にはループになっているものだけであり、また電流は基本的にはその性質として、ループになっていなければ流れないものであるが、アンテナやアースのように開放端になっている部分も通例として含めている。
受動素子のみを構成要素とする電気回路は線形回路であり回路方程式から解析的な解が得られる[2]。主な電気的法則を以下に列挙する。詳しくは個別の記事を参照。
オームの法則 : 抵抗体を横切った電圧は、抵抗値または電流に比例する。
キルヒホッフの法則 :
- 電気回路の任意の節点において、流入する電流と流出する電流の和は等しい。(電流則)
- 電気回路の任意の閉路において、電圧の向きを一方向に取ったとき、電圧の総和は0となる。(電圧則)
重ね合わせの原理 :
テレゲンの定理 :
Y-Δ変換 :
ノートンの定理 :
テブナンの定理 :
ミルマンの定理 :- 相反定理
例外的な分野の例ではあるが、主に数ギガヘルツの電磁波（電波）を伝播させる給電線である導波管をコンポーネント単位で、加工・細工するなどして、中空の導波管内を伝播する電磁波に直接作用させる形で構成した電気回路を立体回路と言う。これらは、基本的にループを構成せず、電気伝導体を介さない上記の電気回路の概念とは少し異なるものだが、電気回路の延長線上としてマイクロ波などの高周波領域であつかわれている。
導波管は金属の管であり、加工により通常の電気回路にあるような電気的素子である容量性（コンデンサ）、誘導性（インダクタ）、短絡（ショート）、抵抗減衰、分岐などを高周波領域で実現することが出来る。
これらは衛星通信やマイクロ波加熱、プラズマ生成など用途に応じて高出力（電力）で、かつ高周波の無線電波分野で用いられ、立体回路が構成される導波管は主に中空の方形導波管が多い。
設計方法
どんな電気回路を設計するにも、技術者は回路中の電圧と電流を予測することができる必要がある。複素数を使用することで、すべての線形の要素を扱う能力を技術者に与えるので、ある程度は手計算で線形の回路を分析することができる。
しかし、多くの技術者は、特別なソフトウェアを用いて回路を設計しシミュレートする。 あらゆる回路のパターンを試す必要がなくなるため、この方法は実際に作成してテストするよりも、時間と資金を効率的に使う事が出来る。 また、VHDLなどの技術の開発は、シミュレートして自動的に回路設計を生成することにより、さらに技術者からの負担を緩和させた。
より複雑な回路では、技術者は回路をシミュレーションするソフトウェアが必要になる（SPICEやEMTPなど）。
分類
線型回路 - RC回路 - LC回路 - RLC回路
- 電力回路
- 二端子対回路
- 直流回路
交流回路
- 三相交流
脚注・出典
- ^ ab岩田聡『電子回路 新インターユニバーシティ』2008年、1頁
^ 岩田聡『電子回路 新インターユニバーシティ』2008年、1-2頁
関連項目
ラプラス変換 (回路方程式の解法として考案された)
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