『ショート』は規制のザルな入場列で考えろ! アイドルと学ぶ電子回路

      2016/10/31

こんにちは、アイドルヲタクと学ぶ電子回路の第2回!

 

第1回は、『オームの法則』をコンサートの入場列に例えて解説しました!

アイドルヲタクと学ぶ電子回路 第1回『オームの法則=コンサート入場列!』

 

今回は、そんな『オームの法則』を考えるうえで欠かせない『ショート』という問題について解説していきます!

前回の解説をベースにしておりますので、先にそちらを見ていただければ理解しやすいかと思います。

 

 

『ショート』とは? >>

『ショート』とは、銅線や電源に多くの電気が流れてしまい、熱くなったり火が出たりする現象です。

電源の+端子につないだ銅線に負荷(抵抗など)を挟まず、直接電源の-端子へつないでしまった時に起きるものです。

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『オームの法則』の計算式で考えると、

電圧(V)÷ 銅線に含まれる限りなく小さい抵抗(R)= 大量の電流(I)

というふうになりますが、これも入場列で例えちゃいます。

 

『ショート』=規制がザルな入場列! >>

 

『ショート』の現象は、「規制がザルな入場列」に似ています!

ヲタクが一気に詰めかけてえらいことになるのを想像してください。

どんどん入場してくるヲタクを、レーンを狭くすることで上手く規制しなけばいけません。

 

レーンを流れるヲタクの人数 = 電流(I)

早く流れようとするヲタクの力 = 電圧(V)

レーンが狭くなっている部分 = 抵抗(R)

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+極:レーンの並び始め / -極:レーンの並び終わり = 電源(E)←New!

並びはじめのヲタクの力= 電源電圧(Ve)←New!

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式に当てはめてみます。

電源が1つであれば、回路全体の電圧(V)=電源電圧(Ve)ですので、

ヲタクの力(Ve)÷ 少ないレーン規制(R)= 大量に流れるヲタク(I)

ヲタクの力に比べてレーン規制がザルなので大量に入場してしまうということですね!

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電源(E)=レーンの並び始めと並び終わり >>

 

電源(E)は、電流を流そうとする電圧を生み出す部分です。

電子回路のレーンでは、並び終わった(入場ゲートをくぐった)と思ったらスタートに戻されます。

かなり酷な話ですw

スタートにもどすために、きちんと配線はマイナス極まで繋いであげなければいけません。

 

スタートに戻って再び並び始めるときには、レーンで消費しきった力を回復します。

ここで回復する力の大きさが電源電圧(Ve)です。記号はボルト(V)。

ポイントは、レーン全体で消費する力(V)=並び初めに回復する力(Ve)になります。

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例えば、よく使う単3電池なら1本で1.5[V]です。

この電池を使って作られた回路は、1.5[V]の力でヲタク(I)が押されます。

あとはレーンの狭さ(R)を決めることで、実際に流れるヲタクの数(I)を決めることができます。

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なぜ抵抗がないとショートするの? >>

 

では、もし回路に抵抗がなかったらどうなるのでしょうか?

実は電気が流れる銅線にもほんの少しだけ抵抗があります。

入場列で言えば、柵が少しだけへこんでるぐらいでしょうか。

 

ヲタクの力(V)に比べて、レーン規制(R)が圧倒的に小さくなります。

こうなるともう止まりません、一気に大量のヲタクがなだれ込みます。

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そんな状況に耐えられないのが、電源(E)や銅線です。

どちらも流せる電流には限界があります。

キャパオーバーの結果、発熱や発火が起きてしまうということですね。

 

部分的な『ショート』 >>

 

回路の一部だけの『ショート』というのもあります。

こちらの場合、発熱や爆発ということは少ないですが、回路が意図しない動きをする原因になります。

 

例えば、並列回路の一部に抵抗(R)がない状態がそうです。

銅線にわずかな抵抗(R)があると考えれば、抵抗値の差がかなり大きな並列回路と考えることができます。

入場列で考えると、狭い(抵抗Rが大きい)レーンと、チョー広い(抵抗Rが限りなく小さい)レーン分岐です。

ヲタク(I)は狭さ(R)に反比例した比率で分岐しますので、ほぼすべてのヲタク(I)が広い方に流れてしまいます。

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回路に不具合が起きているときは、意図せずこのような状態になっていることがあります。

きちんと狭いレーンにヲタク(I)を流したい場合は、広いレーンを規制したり封鎖(絶縁)するなどの対策をとりましょう。

 

例題

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① 全体の抵抗をR=3[Ω]にしたかったのに、R=1[Ω]になってしまいました。どこが悪いでしょう?

② 回路が正常に動きませんでした。どこが悪いでしょう?

答え(クリックで表示)

 

おわりに >>

 

いかがでしたか。

電源(E)や回路のサイクルについては前回の解説に入れようか迷いました。

この辺りはそれぞれの関係性が強いので、まとめて覚えなければ先に進めません。

 

もし理解しきれなかったら定期的にページを覗きに来てみてください。

表現をこまめに修正しておりますので、分かりやすくなってるかもしれません。

 

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