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第1級陸上無線技術士、第1種伝送交換主任技術者、第1種アナログ工事担任のTOITAが航空無線を目指す、皆様のお手伝いをします。



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第21期工学第10章電気回路 (2)抵抗の働きその2

               第10章電気回路
             (2)抵抗の働きその2


前回は、直流回路での抵抗の働きと 合成抵抗値の求め方
のお話をしました。
今回は、交流回路で 抵抗がどの様に働くのかと言うお話
をします。
そして、最後に、前回出題いたしました、 演習問題の解
答を行います。 



1.交流回路に於ける抵抗の働き
今回のテーマは、 抵抗に交流の電圧を加えた時の電圧と
電流の関係です。

交流は、時々刻々とその値を変化させています。
抵抗に掛け瞬間的な電圧を v とします。瞬時的な電圧
(時電圧)とは、 時間と共に時々刻々と変化し続ける電
圧の一瞬の電圧を言います。その値は、 交流電源のスイ
ッチが入ったっ時の”位相 (発電所から送られて来る電気
は、1サイクルで360°の変化をしますが、スイッチを入
れたとき、すでにどの角度かにあります。この時の角度
を位相と言います。)”と”経過時間:t により 以下の式
で求める事が出来ます。  ここでΦは、位相を表します。

 v = SQRT(2)・V・sin( 2・π・f・t + Φ )
                                                             [V]

    注1:SQRT(2) は、2の平方根を表します。
  注2:V は、実効値を表します。 
  注3:f は、周波数を表します。 



電圧の実効値(瞬間的な電圧の値を 2乗して 1 サイクル
に渡って合計し、1サイクルの平均を 平方根で開いたた
ものです。 
2 乗しませんと交流ですので、”+” と ”―” があり、瞬
時値を合計すると  ”0” になってしまいますので2乗し
て足した後の平均値を平方根で求めています。) を
します。

普通に皆様の家庭のコンセントに来ている電圧が  100
[V]と言っているのは、実効値の事です。 
海外では、100[V] から480[V] 迄、実に様々です。




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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第21期工学第10章電気回路 (2)抵抗の働きその1

             第9章電気回路
          (2)抵抗回路その1

今回は、 電気回路の基本的な素子である抵抗が 直流回
路で
どの様な働きをするかに付いてお話をします。
そして、 次回は、 抵抗が交流回路でどの様に働くかを
考えます。
同じなのか違うのかを知る事が重要です。

それでは、基本的な回路でその様子を見てみます。


(1)直列接続時の合成抵抗値
   
  電池の電圧:V に抵抗  R1、R2、R3 が 直列に接
  続されています。
  そこに流れる電流:Iは、図-1 の場合、3本の抵抗
  を合成した抵抗値R考えた時のRにより決ま ります
  。

   回路の左から流入する電流と 3つの抵抗を通って
  て来た電流の値は、同 じです。 (電池から流れ
      出る電流も、電池に戻る電流も、 回路上のどの抵
      抗を流れる電流も同じ値
になります。この点が 一
      番重要です。
  覚え方としては、愛(I )は、変わらず。 と覚え
     ます。

   この事を 中が詰まっているパイプに 息を吹き込む
     場合を 例えてみます。
   3本のパイをつないで息を吹き込みます。
   中が詰まっていますので息を吹き込む事が、出来ま
     せんのでパイプの反対側から息は、出てきません。
  
   3本のパイプをそれぞれ、 少しづつ、違った量だけ
     つまりを取り除いて、3本を繋ぎます。 


   息を吹き込みますと反対側から吹き込んだ息と同量
     の息が出てきます。
   そして、パイブの中を流れる息の量は、どのパイプ
     の何処でも同じです。途中で増えたり、減ったりし
     ないのです。

   それでは、以上の事を頭に入れて合成抵抗:R を求
     めてみます。
   まず、どの抵抗に流れる電流も同じIですので、 各
     抵抗の両端の電圧は、



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第21期工学第10章電気回路 (1)直流と交流

          第10章電気回路
        (1)直流と交流

今回より、平成30年2月期向け講座も 最後の章として、
電気回路のお話を致しをする事となりました。
電気回路の後は  受験直前迄、受験直前講座を行います

受験直前講座では、実践的なお話やら  通常の講座では
、お話をしてこなかった事をお話致します。

さて、電気回路とは  電気を教える学校において、電力
系や電子系の学生にとって 電磁気同様に 基礎的な学問
である為に低学年時に教わります。
当講座では  文系の方が電磁気と電気回路を一番苦手と
している事を踏まえて、 試験で合格する為の 実力がつ
いて、余裕が出来た最後にお話をしています。
電気回路は、電気回路の基本的な素子 (部品) が直流や
交流電源に対してどう振舞うか?と言う学問です。

それでは、電気回路を考える場合、「直流」と「交流」
がどの様なものであるかと言う事から ハッキリ させて
おきましょう。


(1)直流Direct Current (DC)
図-1 をご覧下さい。1.5 [V] の乾電池に豆電球が繋が
れています。
電流は、 赤の太い矢印の方へ流れ、けして逆方向へは
、流れません。電流は、 時間によらず流れる向きが一
です。

これを直流と言います。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第21期工学第9章電磁気 (8)電磁気に出てくる単位その2

          第9章電磁気
       (8)電磁気に出て来る
           単位その2

今回は、前回の続きで起磁力の単位からお話を致します
。 

4.”起電力”と“起磁力”
 4-1.起電力の単位
    起電力とは、電流(電子の動き)をおこさせる
           為の電位の差を言いますので、 単位は、[V] (
           ボルト)です。ちなみに”電位の差”は  電位差と
    呼ばれ、通常”電圧”と呼ばれるものです。
    電位とは、位置エネルギーの様なものです。
    例えば、1[kg] の物をを床から1[m] 持ち上げ
           て保持しているとします。1 [kg・(m/s^2)・
           m]=1[N・m]=1[J] の仕事をした結果であり
           、1[J]の位置エネルギーを持っている事になり
           ます。
    電界の単位は、[V/m] = [N/C] とも書けます
            。
    電界中で1[C]をL[m]移動する仕事の単位が[V
            ]です。つまり、電界中を電荷を動かした距離
           でで積分しますと電界の単位から 電位の単位[
           V]になります。また、[N/C]を距離で積分して
           も[N・m/C]=[J/C]=[V]となります。もし 余
           裕がありましたら [V] = [J/C]と覚えておいて 
    下さい。



 4-2.起磁力の単位 
    次の図をご覧ください。
   
        真ん中を四角くくりぬいた青灰色の四角は、 
    薄い鉄板を何枚も重ねた物でその鉄板に  コ
    イル A と B が、巻いてあると思って下さい
    。 白い四角の線が何本か描いてありますが、 
    これは、 磁力線です。
           上の図では、 コイル A から出た磁力線の全
    てがコイル B に交差しています。


    この様に磁力線が通る部分を 磁気回路 と言
    います。
    磁力線の束である磁束を通す力を 起磁力
      言います。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第21期工学第9章電磁気 (8)電磁気に出てくる単位その1

          第8章電磁気
         (6)電磁気に出てくる
            単位その1

今回から2 回に分けて電磁気に出てくる単位についてお
話を致します。
試験では、通常、3回に 1回の割合で出題されています
ので、勉強しておきましょう。
良く出題されると言う事は、重要な事柄であると言う事
を今までに何度かお話をしていますネ。

日常生活でも皆様は、単位の重要さを体験されていると
思います。
例えば、 土地の広さを表すのに 100[m^2](平方メー
ター)とか言いますが、 単位が間違っていたり、 単位
がなく「あそこの土地の広さは、100だヨ。」と言った
らおかしいですネ。
ただ、世の中では、間違った単位を平気で使っている人
が多いのは、残念な事です。  例えば、「100万 [V] の
電流」とかです。
電気に関係する者としては、とても、気持ち悪く聞こえ
ます。また、TV でこの様な事を放送するのは、 虚偽の
放送ですので、電波法違反になります。

さて、電磁気は、前回迄にお話をいたしました様に ”静
電気”と”磁気”についての学問です。
似た点が多いので並行して覚えましょう。

1.“電荷”と“磁荷”
 1-1.電荷の単位
   電荷とは、原子の構成要素である  “陽子”と“電子
         ” が持つ電気量を大きさの無い点として扱ったも
         のです。
   その電気量の単位は、[C] (クーロンと読みます。
         )です。

 1-2.磁荷の単位
    磁石には、N 極と S 極があります。
    これらを磁極と呼びます。
    磁石を割った経験のある方は、少ないと思います
         が、例えば、棒磁石を2つに割りますと、それぞ
         れの破片の片方の端には、N 極、その反対側の端
         には、 S 極が出来ます 。
   それぞれの破片を更に 2 つに分けても同じ事が起
         こります 。
   それぞれの破片をどんなに細分化しても、 片方の
         端には  N 極、その反対の端には S 極が 出来ます
          。
    N 極または、S 極を大きさを持たない磁気を持っ
    た粒と考えたものが磁荷です。
    これは、電荷と同じ考え方です。



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第21期工学第9章電磁気 (6)磁気

                          第8章電磁気
             (6)磁気


 


今回は、 電磁気(大学では、電磁気学と呼んでいます。
)の一方の主役である磁気についてのお話をします。

磁気は、 電波の構成要素の 「電界」と 「磁界」の「磁
界」に関係します。また、電気(電子)の重要部品の「
抵抗」、「コイル」、「コンデンサー」の内のコイルに
関係します。


 


出来るだけ、分かり易くお話をしていますが、電磁気の
それぞれのお話は、 第9章の最初からの積み上げですの
で、分からなくなりましたら最初に戻って下さい。
また、会員の方は、遠慮なく質問をお寄せ下さい。
そして、単位が沢山出てきます。
単位について 余り気にされない方が  多いと思いますが
は、その単位が与えられた事柄の意味を表していま

例えば、速度の単位は、[m/s] です。
これは、1秒(s)当たり 何m 進むかと言う事です。この
単位の分母何々当たり表します。
本来、 単位は、 今、お話をしました様に 単位が与えら
れた事柄の意味が分かる様になっているのですが、単位
を人の 名前に変えてしまった為に 本来の意味が 分から
なくなったものが色々あります。
例えば、周波数の単位は、[Hz] (ヘルツと読み人の名前
です。)ですが、 以前、[c/s]  (サイクル・パー・セカ
ンドと読みます。)を使用していました。
[c/s] は、 1 秒間あたりの振動数が何サイクルかと言う
事を意味しています。
しかし、まだ、本来の意味が分かるものも沢山あります。

また、単位の重要性は、計算式が正しいか どうかの検証
に役立つと言う事にあります。
先ほどの速度の例で言いますと、[速度] =  [掛った時間
] ÷[距離] と勘違いした人が居るとします。
すると、速度の単位は、[s/m] となってしまいます。
速度の単位が [m/s] である事さえ知っていれば、式を覚
えていなくても、式を導き出す事が出来ます。
今の例は、簡単な式ですから、 この様な事は、 無いと思
いますが、式が複雑になった時に 式の検証に役立ちます。

単位の 重要性について お話をしましたが、その重要性の
為に航空無線通信士の試験でも良く出題されますので  単
位を覚えておいて下さい。次回の2月期には、どうやら出
題されそうです。(これは、私の予想です。)

それでは、磁気のお話をいたします。
なお、磁気は、前回迄お話をしてきました静電気のお話と
似ている所が多くありますのでその違いただけを覚えて下
さい。

[1]磁気力に関するクーロンの法則
 磁石のN極とS極が 引き合う力と 同極同士が反発し合う
   力を気力といいます。
 N極とS極の事を磁極と言います。
 N極とS極はであり電荷の ”+”と”-”の様に 単独で
   は、存在できないのが特徴です。


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  予備知識”0”からの出発。理解出来るので暗記する
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  当塾では、出題数の多い項目からお話をしています
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  電波法規では、”無線局の運用”です。
   出題数の多い項目から理解する事で、合格に必要な
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第21期工学第9章電磁気 (3)電気力線と電気力線密度

           第8章電磁気
      (3)電気力線と電気力線密度


前回は、電界のお話をいたしました。
今回は、皆様が独自に電気力線と電気力線密度の勉強を
されていることを前提に電束と電束密度のお話をするつ
もりでしたが、大変重要なので、電気力線と電気力線密
度のお話をする事と致しました。
電気力線は、電気 (電子)部品の需要な要素 (抵抗・コン
デンサー・コイル) の内のコンデンサーに大いに関係し
ます。


[I] 電気力線とは?
ある ”場” の 状態を表す必要がある事があります。  例
えば、 大雨が続いて地盤が緩くなっている時 どの地域
に どれだけの積算雨量が有ったとか言うのを 地図上に
棒グラフを立てて表しています。
また、風の様子を表すために地図上に矢印を沢山描きま
す。
風向は、矢印の向きで、風速は、矢印の長さ又は、色で
で表しています。地図上に沢山の矢印を描く事で台風の
風が全体として渦を巻いている事を視覚的に捉える事が
出来ます。

前回迄のお話では、ある電荷が有って、その電荷から距
離:rの場所の電界の”強さ”と”向き” を知る為に"+1 [C
]” の電荷を置く事でそれらを知る事が出来ました。
この様に 個々の場所の電界の”強さ”と”向き”を計算する
事が出来ますが、場の全体の状態を捉える事が出来ませ
ん。

そこで、今回、お話を致します電気力線と言う架空の線
で電界全体の様子を表してみます。


 電界の強さE電気力線の密度
        
電気力線の密度各々の場所の電界の強さ
        を表します。
        
電気力線が沢山ある所は、電界が強く、電
                 気力線がまばらな所は、電界が弱い事表し
      ます。また、それぞれの場所の電気力線の
      密度は電界の強さですので、前回、お話
      ししましたEを求める式で計算出来ます。
        先ほどの風の例の場合ですと、矢印の有る
        所しか表せませんので連続した場所の変化
        を表す事が出来ませんが、一方、電気力線
                 、 + の電荷から出て- の電荷迄繋がっ
                 ています
ので 電界の様子を連続して表す事
                 が出来ます。
     
 電界の向き :電気力線の接線方向
               電気力線は、+ の電荷から出て-の電荷迄
        繋がっていますので、電気力線を辿ります
                 と風の矢印と違い、 連続して電界の向きを
                 知る事が出来ます。
        任意の場所における電界の方向は、の場
        を通る電気力線の 接線方向
になります。
        


下の図をご覧下さい。真ん中の赤い玉は、電荷です。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第21期工学第9章電磁気 (2)電界

           第9章電磁気
          (2)電界



今回は、前回お話をしました「クーロンの法則」を一歩
進めて「電界」のお話をいたします。

さて、「電界」とは、どの様な概念でしょうか?
聞いた事のない言葉だとお思いの方もいらっしゃると思
います。
また、聞いた事はあるが良く意味が分からないと言う方
は、残念ながら理系の方の中にも沢山いらっしゃいます

実は、電界とは、皆様が使われる事になる航空無線に深
く関係しているのです。
そうです。  電波です。 電波は、「磁界」と「電界」か
ら成り立っています。
第9章のタイトルは。 大学では、「電磁気学」と呼ばれ
る学問です。まさに「電界」と「磁界」が対象の学問で
す。
それでは、「電界」についてのお話を始めます。

1.電界とは?
 とは、英語でElectric field と言います。
 電気の力が及ぶ範囲のことを言います。ちなみに電界
 とは、 電気屋さんの言葉で 物理屋さんは、 電場と言
   います。
 場と界は、同じ様にある事が存在又は、作用する範囲
   (空間)を指す言葉です。
 例えば、「現」とは、 現在物事が起こっている場(
   空間)と言う事になると思います。
   又、地球の磁場と言う言葉を耳にされたことがお有り
 だと思いますが、これは、地球が発する磁力が及び空
 間を言います。
 次に、「界」が付く言葉を挙げてみましょう。
  「世」とは、 人間が認知出来る空間(界)と言う事
 で相撲界とか野球界はたまた、ズバリ世界と言う言葉
 があります。
   身近な範囲で「界(field)」の例を考えて見てください
 。
 そうして考えますと、「電界」と言う言葉は、そんな
 に特殊な言葉でも無くなってきたと思います。
 私達人間が存在する地球あるいは、宇宙で電荷が存在
 すれば、そこが電界になります。
 
 繰り返しになりますが、電界は、そこに電荷が有るか
   または、後々お話をします界の変化により作り出さ
   れます

 身近な例としましては、下敷きを脇の下に挟んで擦り
   、その下敷きを頭に近づけますと髪の毛が逆立ちます
   。
 下敷きを遠ざけますと髪の毛は、元に戻ります。
 下敷きに溜まった静電気の力が及ぶ範囲電界です。
 電界を身近な例で例えてみます。教室に入った時、好
 きな異性が近づいて来たとしますと、貴方の心が動き
   ます。


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