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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16期受験直前講座 (3)電波の性質他

          第16期受験直前講座
         (3)電波の性質と半波
          ダイポール・アンテナ

今回から「空中線と電波伝搬」の範囲からの演習問題を出
題いたします。
今回は、「電波の性質」と「半波長ダイポール・アンテナ
」についての演習問題を出題致します。
「電波の性質」については、時々出題されますが、「半波
長ダイポール・アンテナ」については、平成16年8月期以
来出題されていません。その前は、平成13年の2月期です

この様に永い間出題されていない問題は、何時、出題され
てもおかしくない要注意問題です。
例は、悪いのですが、地震の様なものだと思って警戒して
いる必要があります。
要注意問題と言う事もありますが、アンテナの基本ですの
で、アンテナを理解する上では、大変重要です。
その重要性は、八木アンテナの演習問題にチャレンジされ
る時に実感して頂けると思います。

それでは、「電波の性質」に関する演習問題から出題致し
ます。

[演習問題1]
次の記述は、 電波の基本的性質について 述べたものです
。このうち正しいものを”1”、誤っているものを”2”とし
て答えて下さい。ただし、電波の伝搬速度をc[m/s] 、周
波数をf[Hz]及び波長をλ[m]とします。
ア  c = f/λ [m/s]で表わされる。その値は、約 3x10^8
   [m/s]である。
イ 電波の電界の振動する方向を偏波といい、偏波面が
   常に大地に対して水平なものを垂直偏波という。
ウ 電波は、放射源から広がって伝わり、徐々に減するす
   る。
エ 電波は、横波である。

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入学を希望する受験先は、試験を受けてみなければ、合格
するかどうか 全然分からない状態で受験しているでしょうか

有る程度、 合格が見込めるので頑張ってこられたのでは、
ないでしょうか?
合格が見込めるのは、受験指導のプロがいるからです。
それでは、 「航空無線通信士」の試験は、 どうでしょうか?
どんな勉強をどれだけすれば合格出来るかお分かりでしょ
うか?
分からずに暗記に頼るのは、無謀です。
目隠しをして車を運転する様なものです。
実際に60%以上の方が、この方法で失敗しています。
その数は、近年、上昇傾向にあります。

合格する為には、合格する為の方法があります。
当塾の受講生の方が、合格の手ごたえを感じながら、受験
勉強が出来るのは、勉強方法がわかり、理解出来るからで
す。
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期受験直前講座 (2)フレミングの法則の解答

          受験直前講座
        (2)フレミングの法則


前回出題いたしました フレミングの法則に関する 演習問
題の解答を行います。

[演習問題 1]
      問1 図-1の様な磁界中に導線を置き、F の方向に導
      線を動かした時、導線に流れる電流の方向は、
     a でしょうか? b でしょうか?
    
    問2 図-1 の法則を何と言うでしょうか?

    問3 図-2 の様な磁界中に導線を置き、水色の矢
       印方向へ電流を流しました。
       導線の動く方向は、a でしょうか? bでしょ
       うか?
 
    問4 図-2 を何の法則と言うでしょうか?

[解答]


問1
 図-1は、磁界の中で導線を動かしていますので、フレミ
 ングの右手の法則を示しています。右手でフレミングの
 法則を表してみましょう。
 右手を前に出し、グーの状態から人差し指を伸ばします
 。次に親指を立てて拳銃の形にします。
 そして、中指を人差し指と親指に対して直角に伸ばしま
 す。
 親指は、”力”の方向を示しています。つまり、導線の運
 動方向です。
 人差し指は、”磁界”の方向を示します。
 中指は、”電流の方向”を示すます。
 この状態から右手首を90°左に曲げますと図-1と合いま
 す。

 答えは、”a”。

問2
 問1の解答で申しましたが

 答えは、”フレミングの右手の法則”。

問3
 問4の答えにもなりますが、フレミングの左手の法則で
 すので、問1で作った指の形を左手で作ってみます。
 
 出来ました左の手首を左側に90°曲げます。
 これで中指が図-2の”電流の方向”に合いました。
 人差し指も”磁界の方向”に合っています。
 残る親指は、”力の方向”ですが、上 を向いていますの
 で

 答えは、”a”。

問4
 問3で答えましたが

 答えは、”フレミングの左手の法則”。

次回は、電波の性質に関する演習問題を出題致します。


 



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期受験直前講座 (2)フレミングの法則

          受験直前講座
        (2)フレミングの法則


今回は、フレミングの法則に関する演習問題を出題いたし
ます。解答の仕方については、次回お話をいたします。

[演習問題 1]
      問1 図-1の様な磁界中に導線を置き、F の方向に導
      線を動かした時、導線に流れる電流の方向は、
     a でしょうか? b でしょうか?
    
    問2 図-1 の法則を何と言うでしょうか?

    問3 図-2 の様な磁界中に導線を置き、水色の矢
       印方向へ電流を流しました。
       導線の動く方向は、a でしょうか? b でしょ
       うか?
 
    問4 図-2 を何の法則と言うでしょうか?

解答は、次回お話します。

 
 



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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期受験直前講座 (1)クーロンの法則と電界の解答

                第16期受験直前講座
          (1)クーロンの法則と電界の解答



今回は、前回出題致しました演習問題の解答を行います。

[演習問題の1]
 次の記述は、クーロンの法則について述べたものです。
 (   )の内に入れるべき字句を下の語群から選んで答えて下
 さい。

 (1)二つの点電荷の間に働く力の大きさは、それぞれの点電
    荷の大きさの( ア )に比例し、それらの間の距離の( 
    イ )に反比例し、その方向は、両点電荷を結ぶ直線上に
    ある。
 (2)この法則において、二つが 異種の場合は、( ウ )方
   向に力が働き、同種の場合は、( エ )方向に働く。

 (積)    (和)   (商)   (差)
 (3乗)      (2乗)    (1乗)
 (反発する)        (吸引する) 



[解答]
(ア)クーロンの法則の式を見て頂きますと、分子でそれぞれの
   電荷の電気量を掛けていますので、答えは、”積”


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期受験直前講座 (1)クーロンの法則と電界

            第16期受験直前講座
          (1)クーロンの法則と電界          

8月期の試験迄、残すところ、1月半程となりました。
今回から受験直前講座としまして より実践的なお話を
致します。
今回は、クーロンの法則 電界に関する演習問題を出
題いたします。普通にクーロンの法則と言いますと「
静電気に関するクーロンの法則」を指しますが、もう
一つ「磁気に関するクーロンの法則」があります。
電荷と、磁極、誘電率と透磁率をそれぞれ入れ替えま
すと「磁気に関するクーロンの法則」になります。
考え方は、どちらも同じですので、受験直前講座では、
「静電気に関するクーロンの法則」を扱います。
もし、8月期の試験で「磁気に関する クーロンの法則」
や「磁界」についての問題が出題されても、考え方が同
じである事を知っていれば慌てずに済む事と思います。

それでは、 「静電気に関するクーロンの法則」と「電
界」について少し、復習をした後、 演習問題を出題い
たします。

1.「静電気に関するクーロンの法則」の復習

 上の図をご覧下さい。 誘電率がεの媒質の
 中に Q1 と Q2 の電荷が有ったとします。
 誘電体は、木や空気やその他どの様な物質でもかまい
 ません。肝心なのは、任意の物質の中に2つの電荷が
 r [m] の距離で向き合っていると言う事です。

 電荷が単独である時は、何も起こりませんが、電荷が
 複数個ありますとお互いの間に力:F [N] が働きます
 。

 方向     電荷が”+”と”-”の様に異なる時は、
            引き合う方向
          
電荷が”+”と”+”または、”-”と”-
         ”の様に同じ時は、
            反発する方向

 大きさ

     F [NQ1・Q2/(4πεr^2) (1)

 (1)式は、全ての電気現象の基礎となる重要な法則
  です。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第10章電気回路 (7)直列共振回路

             第10章電気回路
            (7)直列共振回路 

      

共振回路は、無線には無くてはならない回路です。
共振回路がなくては、航空無線や携帯電話等の無線通信
そのものが成立しません。
それだけ重要な回路ですから無線従事者の資格試験に出
題されるのは、当然です。
それでは、共振回路とは、一体どの様な物なのかからを
見て行きましょう。

1.共振とは?
共振回路のお話をする前に “共振”とは、何かについて考
えてみます。
皆様は、小学校か中学校の頃、U 字型の音叉を叩かれた
事があると思います。
その時、今叩いた音叉のそばに同一の音叉を置きますと、
叩かない方の音叉が鳴りだしたと言う事を経験した事と
思います。
これを共鳴と言います。
共鳴と共振は、同じ事です。

共振の例をもう少し挙げてみます。
日本中の何箇所かにあるお寺の天井に描かれている竜の
下で手を叩きますと竜が鳴いた様な音がします。
更に身近な例でいいますと、ビンの下を持って、ビンの
口の手前へご自分の口を当てビンの口の遠い方の淵へ息
を吹きます。
息は、ビンの口の遠い方の淵で ビンの中へ入っり、ビン
の外へ行ったりと言う繰返しを1 秒間に 数十回から数百
回( ビンの長さによります ) 繰り返します。
この時の息の進行方向の変化が1秒間に繰り返される数 
(振動数)とビンの長さで決まる振動数が同じ時又は、
その倍の周波数の時に音がでます。このビンの固有の周
波数が共振周波数です。
その他、超高層のビルが地震の周期と合って大きく揺れ
るのも共振の例です。
その他、ニュースで見たある人の行動に共鳴して自分も
同じ様な事をしたいと思うのは、心がその人と同じ動き
(振動)をした事になります。その他、皆様も共振の例
を考えて見てください。

2.電気回路での共振とは?
電気回路では、LとCの組合せが共振回路になります。共
振回路には、今回お話をします 直列共振回路 と今期は、
省略します並列共振回路があります。

ビンを吹いた時の息に当たるのは、LC回路に加わる電源
です。
ビンの中では、 空気が 固有振動数で振動するのですが、
LC 回路では、電気が振動します。 電気が振動するとは、
どう言う事でしょうか?


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第10章電気回路 (6)LCR直列回路のインピーダンスと電流

          第10章電気回路
         (6)RLC直列回路

前回迄に、RL直列回路とRC直列回路のお話をして参りま
した。
今回は、RとLとCを直列に繋いだ場合を考えます。
その前に、前回迄の復習をしておきます。

1.誘導性リアクタンスXL容量性リアクタンスXC
  
コイルやコンデンサーが交流に対して示す抵抗をリア
  クタンスと言います。単位は、抵抗と同じく[Ω](オー
  ムと読みます。)
   コイルのリアクタンスを 誘導性リアクタンすと呼び、
  XLで表わします。
  コンデンサーのリアクタンスは、 容量性リアクタン
  スと呼びXCで表わします。
  XLとXCは、(1)及び(2)で表わされます。
  


    XL = ωL (=2πfL)        
(1)

    XC = 1/(ωC) (=1/(2πfC))   
(2)

2.XL 及びXC と周波数の関係
   
  XL
  周波数が 0[Hz](直流)では、0[Ω]
  周波数が高くなる程大きくなる


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第10章電気回路 番外編”RC直列回路"

         第10章電気回路番外編
            RC直列回路

前回は、R(抵抗)とL (コイル)を直列に接続した
回路に交流電源を繋いだ時に それぞれの素子に流れ
る電流とそれぞれの素子の 両端の電圧との位相関係
を中心にお話を致しました。
今回は、RとC(コンデンサー)を直列に接続した時
、それぞれの素子に流れる電流と それぞれの素子の
両端の電圧との位相関係を中心にお話を致します。


1.回路に流れる電流
  RL直列回路では、L は、導線をらせん状に巻いた
  物ですので、直流でも交流でも実際に電流が流れ
  ますが、コンデンサーの場合、原理的な構造とし
  ては、金属を2枚離して並べたものですので、 コ
  ンデンサーを貫いて電流が流れる事は、ありませ
  ん。
  ただし、コンデンサーは、電荷を貯める事が出来
  ます
ので、電荷を蓄える間、及び、電荷を放出す
  る時、 ンデンサーの両端の導線には、 電荷の
  移動がありますので、電荷の移動、 つまり、
  流が流れる
と言う事になります。
  RL直列回路で、電流は、「)は、変わらず
  。」と言う事で、回路のどの部分をとっても、同
  じ電流が流れているとお話を致しました。
  RC直列回路の場合も同様で、回路のどの部
  分をとっても同じ電流が流れています。

2.各素子の電流と電圧


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第10章電気回路 (5)RL直列回路のインピーダンスと電流

           第10章電気回路
         (5)RL直列回路のイン
           ピーダンスと電流 

今回は、R(抵抗)とL(コイル)を直列につないだ回路につい
て考えます。
もちろん、電源は、交流です。
なぜならば、直流において、L は、 ただの導線にしかすぎない
からです。

図-9 を見ますとSIN波に丸の交流電源の回路図記号の上に斜
体文字で V と書かれています。
そして、見にく いのですが、Rの横に RI。そしてL の横にXI  
と書かれています。
ここで注目して頂きたいのは、電流を示すI が斜体文字のI に
なっている事です。
V と I は、複素数表示したものです。
通常、V と I の上には、点が付きますが、ブログでの表示
の関係で付していませんが、同じものだと思って下さい。
いきなり複素数表示と言う 言葉が出てきてしましたので、複
素数表示から考えてみます。
抵抗回路では、電流と電圧の位相差が 有りませんので考え無
くても良いのですが、コイルや コンデンサーに電流を流した
場合、電圧と電流の間に 位相差が生じてしまいます。
電圧や電流には、それぞれ大きさと それぞれの始まりの角度
(位相)がありますので、これらを表すとき、ベクトルで表
示する事が出来ます。
そのベクトルを仮に z とした場合、以下のグラフの様に横軸


を実軸、 縦軸を虚軸として分解して表す事が出来ます。 z の
実軸成分は、a。
そして虚軸成分は、b です。
ここで、グラフ上の の式をみますと b の前にと書かれて
います。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第10章電気回路 (4)コイルその2

           第10章電気回路
          (4)コイルその2

前回、コイルに交流の電圧を繋ぐと、どの様な事が起きるか
についてお話をしました。
今回は、前回のお話を少し進めてみます。

交流は、時間と共にその大きさと流れる向きが変わります。
抵抗に交流の電圧を繋いだ場合と直流電圧を繋いだ場合は、
同じで電圧と電流の関係は、抵抗値を比例定数として、以下
の関係がありました。

            i = v / R

ここで、i は、交流の瞬時電流(瞬間的な時刻における電流
値)の値です。そして v は、 交流の瞬時電圧(瞬間的な時
刻における電圧値)の値です。


それらの式を下に示します。
t は、時間です。ωは、角周波数でω = 2πf で表されます

fは、周波数で2πは、360°の事で単位は、[rad](ラジア
ンと読みます。)です。 ωとしての単位は、[rad/s](ラジ
アン・パー・セックと読みます。)で1秒間に360°(1 回
転分の角度)の回転を何回するかを表します。 



       i = sqrt(2)I・SIN(ω・t)
      v = sqrt(2)V・SIN(ω・t)


sqrt(2)I・SIN(ω・t) = sqrt(2)V・SIN(ω・t)/R

式からも分かります様に電流と電圧は、t の経過と共に同じ
様に大きくなったり小さくなったり 極性も双方が 同時に変
わると言う事です。
つまり、電流電圧同位相で変化すると言う事です。
同位相とは、電流と電圧の タイミングに ズレが無いと言う
事で、同時に始まり、特にSIN波の場合、同じように大きく
なったり、小さくなったりします。


1.コイルに交流電圧を加えた時の電流

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第10章電気回路 (4)コイルその1

          第10章電気回路
         (4)コイルその1


今回と次回の2回に分けてコイルのお話をします。
最後に、 コンデンサーの最後に出題しました 演習問題の
解答を行います。

それでは、今回は、「そもそも、コイルって何?」と言うお話
をします。



コイルと磁力線
コイルとは、上の図の様に導線を巻いただけの部品です。
図には、描いてありませんが、磁力線の向きからしますと
電池の”+”がコイルの右側に、そして左側に”-”が繋が
れいる事になります。
右ネジの法則より確認してみて下さい。(理解の為に重要
な作業です。)
コイルに電池等の直流電源を繋ぎますと コイルは、 電磁
石になるだけです。

次にコイルに電池でなく交流電源を繋いでみます。
そしてそのコイルから出る磁力線が交叉する様にもう一つ
のコイルを左側に置き、そのコイルの両端に抵抗を繋いで
みます。
電磁誘導

それが上の図になります。
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第10章電気回路 (3)コンデンサーその3

           第10章電気回路
         (3)コンデンサーその3

前回迄に2枚の金属板で絶縁物(誘電体)を挟んだコンデンサ
ーに”電流が流れる仕組み”、”電荷を蓄える仕組み” について
お話をしました。
今回は、コンデンサーに交流を繋いだ場合のコンデンサーの
振る舞いを中心にお話をいたします。その後、演習問題を出
題いたします。


1.電荷の蓄積とコンデンサーの両端電圧の関係
元々、コンデンサーは、誘電体の両側に2枚の金属の板を向い
合わせた構造ですので、コンデンサーの内部(2枚の金属板の
間)に電流は、直流でも交流でも流れません。
よって、電流が流れるとしているのはコンデンサーの両端
の導
線のみです。
コンデンサーそのものを貫通して 電流が流れる訳では、ない
のですが、 コンデンサーの両端の導線に流れる電流の向きが
同じですので、 コンデンサーを貫いて電流が流れている様に
見えます。

皆さんは、QC・Vと言う大変重要な式を覚えられるいる事
と思います。Q は、電荷。 Cは、コンデンサーの静電容量、
そしてVは、コンデンサーの両端電圧です。
静電容量:C のコンデンサーに電荷:Qが貯まるとコンデン
サーの両端電圧は、V になると言う事を表しています。



上の図 の様にコンデンサーと抵抗を直列につなぎ時間 t1 に
SW(スイッチ)を入れます。
その時のコンデンサーに流れる電流(正確には、コンデンサ
ーの両端の導線に流れる電流)とコンデンサーの両端電圧を
グラフにしたものが下の図です。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第10章電気回路 (3)コンデンサーその2

          第10章電気回路
        (3)コンデンサーの働き 
             その2


前回は、コンデンサーが電荷を蓄える仕組みをお話をしま
した。
それでは、コンデンサーとは、充電池の様な物なのかと言
う事になってしまいます。
しかし、充電池として使うのには、蓄えられる量が不十分
です。
コンデンサーには、もっと重要な働きがあります。
今回は、そのお話を含めて電磁気の見方としてのコンデン
サーについてお話をします。

コンデンサーは、電荷を蓄える物であり、その蓄える量を
静電容量と言います。単位については、前回お話をしまし
た。単位は、重要ですので、忘れた方は、前回の記事を見
直しておいて下さい。

静電容量は、”C" で表されます。
静電容量:C とコンデンサーに蓄えられる電荷:Qとコン
デンサーに蓄えられた電荷による コンデンサーの 両端電
圧:Vとの間には、以下の関係があります。
QとC とVの関係は、オームの法則と同様に 大変重要です
ので覚えておいて下さい。

       Q = C・V          (1)
       
コンデンサーの両端電圧は、電荷が一定量蓄えられる間コ
ンデンサーの両端の導線に電荷の移動(電流)があります
ので、その間、上昇します。


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             第10章電気回路
            (3)コンデンサーの
                働きその1

今回から、前回の抵抗に続いて電子回路の重要部品であるコ
ンデンサーについて3 回に分けてお話をします。

コンデンサーとは、原理的には、誘電体(絶縁物)を両側か
ら2枚の金属板で挟んだものです。
よって、コンデンサーには、電流が流れません。
電流の流れない部品が何故、重要なのでしょうか?


実は、電流が流れないのは、直流の電圧を加えて、ある程度
の時間が経った後の話なのです。
と言う事は、極短い時間ならば、絶縁部の両側を金属板で挟
んだコンデンサーに電流が流れると言う事なのでしょうか?
なにやら面白そうですね。
この記事の見出しでもお話をしましたが、コンデンサーもコ
イル同様に無ければ無線機やアンテンそして電子機器や電気
機器(洗濯機等主たる部品が電子部品でなく主に交流電源を
使う機器)も存在しません。
この様に重要な部品ですが、極めて高い周波数を扱う電子機
器や無線機の中では、意図しないコイルやコンデンサーが形
成されてしまい、 設計通りの性能や機能を果たさない場合が
生じてしまう厄介な物となる事もあります。
携帯電話やスマフォの開発には、必ず、ついて廻る問題です。
何故、その様に事になるかを含めてお話をします。

それでは、コンデンサーとは、何か?  を具体的に見て行きま
しょう。
(1)コンデンサーとは?
  コンデンサーとは電気電荷を蓄える物だと思って
  下さい。
  電荷については、特にコンデンサーで重要ですので、第
  9章の電磁気の記事を見直しておいて下さい。

(2)構造は?


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                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かのお話をします。 



1.交流回路に於ける抵抗の働き
さて、今回のテーマは、抵抗に交流を流した時の電圧と電流
の関係です。

抵抗に掛ける瞬間的な電圧を v とします。瞬時的な電圧(
瞬時電圧)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
った時の”位相”と”経過時間:t 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、平方根で開いています。)を とします。
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。 


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           第10章電気回路
            (2)抵抗回路その1

前回、直流と交流のお話を致しました。
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3つの抵抗を通って出てきた
   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。
   覚え方としたは、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  息を吹き込む場合に
   例えてみます。
   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。
  
   パイプの詰まりを少し取り除いてやり、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。


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16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27年8月期向け講座の 最後の章として、
電気回路のお話を致します。
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。
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。 電流時間によらず 流れる向きが一定
す。

これを直流と言います。


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するかどうか 全然分からない状態で受験しているでしょうか

有る程度、 合格が見込めるので頑張ってこられたのでは、
ないでしょうか?
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それでは、 「航空無線通信士」の試験は、 どうでしょうか?
どんな勉強をどれだけすれば合格出来るかお分かりでしょ
うか?
分からずに暗記に頼るのは、無謀です。
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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第9章電磁気 (6)電波の性質

               第9章電磁気
              (6)電波の性質


10年以上前の事でしょうか?コンピュータでの通信が盛んに
なり確実性の高い有線にばかり注目が集まり空間の状態により
伝送品質が変化する無線は、古臭いものと言う感じを持たれた
時期が有りました。
しかし、携帯電話の普及やモバイル通信が盛んになった今では、 
電波は、私達の身近で欠かせない存在になってきましたが、今
や空気や水の様な存在になってしまった為に、電波の存在が意
識される事がなくなりました。
試しに身近な人に「電波って何?」と聞いて見て下さい。
「ピッピピーと行くヤツでしょう。」位の返事しか返ってきそ
うにありません。
しかし、実際に無線機を操作して航空局と交信をしますと、自
分で電波を輻射しているのだと実感されます。
そうして、実感された皆様が、素人の様な返事をしていたので
は、皆様の人格が疑われてしまいますネ。
と言われても、 誰に聞いて良いかも  分からないと言う方もい
らっしゃると思います。
ネットで調べても小難しい式が出てくるだけでサッパリわから
ないと言う方もいらっしゃると思います。
そこで、今回は、電波とは、「何」か?、そしてどの様な「性
質」があるのか分かり易くお話をします。

 


図-6 をご覧ください。 図の左にある導線に上向きの電流(直
流)が流れているとします。導線の真下から見ますと右回り
の磁界が発生します。右ネジの法則ですネ。導線の周りのオ
レンジの輪は、磁力線です。


導線に流れる電流が直流である場合は、これ以上何も起きま
せん。

Step1
次に導線に交流の電流を流してみます。
電流の量は、時間と共に変化します。
導線の周りに磁界が出来る事は、直流の場合と同じですが、
交流では、電流の量が変化しますので、 結果として、導線
の周りに出来る磁界の強さが変わります。

Step2
するとその磁力線を打ち消す方向に電界の青い輪が出来ます

これは、電気力線です。
電気力線は、磁力線の密度(磁界の強さ)の変化により発生
します。(電荷が無くても発生するのです。)

Step3


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第9章電磁気 (5)フレミングの法則その2

               第9章電磁気
           (5)フレミングの法則その2


前回は、フレミングの左手の法則とその応用についてお話を
いたしました。今回は、応用の詳細なお話とフレミングの右
手の法則についてのお話をいたします。
皆様の中には、今迄、フレミングの左手の法則と右手の法則
をバラバラに覚えていた為に手でフレミングの法則を表す時、
どの指が何を表すか、 また、右手と左手がそれぞれ何を表す
か分からなくなっていた方は、いらっしゃいませんか?
右手と左手は、関係しています。 前回、 右手と左手で作りま
した二丁拳銃の左手と右手の中指で表す電流の向きが逆
と言う事がミソになる事を理解し、あとは、左右共”親指”は、
力の方向。人差し指は、”磁界の方向”と覚えますと、左右の
手をバラバラに覚える事なく、今度こそ、一生ものの記憶に
なる事と思います。

それでは、フレミングの左手の法則でモーターが廻る理由を
細かく見て行きましょう。


(1)”フレミングの左手の法則”で出来るモーター
  
図-2-1をご覧ください。a-b-c-dは、導線です。 b-cとa-d
の間に軸が有って導線は、図の形のまま、 回転出来る様にな
っているものと考えて下さい。
導線に電池からの線が接触しています。
電流は、 a→b→c→d の順に流れます。
磁界の方向は、H。 電流の方向は、I。その時、力:Fは、
導線c→dの部分で上向きの方向に力が働きます。導線a→b 
の部分では、力:F は、下方向に向きます。
前回、両手で作りましたフレミングの二丁拳銃の内、左手の
方を作って確認してみて下さい。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期

             第9章電磁気
          (5)フレミングの法則 
                その1



今回は、電気と磁気が関係すると言うお話です。
電磁気とは、古典的な学問なのでどうでも良いと言う風潮
が有りますが、今話題の電力の問題も発電の為には、今回
からお話します フレミングの法則がなければ成り立ちませ
ん。
身近な所では、携帯電話を耳にあてると音が聞こえるのも、
携帯電話に向かって話をすると、声が相手に伝わる最初の
入り口のマイク(コンデンサー・マイクは、コンデンサー
の原理です。)もフレミングの法則です。
また、電気(電子)の重要な部品であるコイルもフレミン
グの法則を理解出来ませんと先へ進めません。
しかし、フレミングの法則と言う法則の名前は、知ってい
てもどの指が何を指すか覚えてる方は、少ないと思います。
記憶に残らないのは、良く理解出来てない事と何の役に立
つのかが明確に示されなかった為かと思います。
しかし、皆様は、航空無線通信士の免許を取ると言う明確
な目的があります
その為に理解しなくては、なりませんが、どの様に覚えた
ら良いか分からないと言う方も大勢いらっしゃると思いま
す。

今回、これを期に一生記憶に残る覚え方(理解する)をお
話をいたします。
難しい話では、ありません。


フレミングの法則は、電流と磁界の 関係を示す法則ですの
で最初に磁界についてのお話をします。
磁界の事をMagnetic Field と言います。磁気的な力及ぶ
空間
の事です。

図-1 の右の様な棒磁石を小学校の理科の実験で触れられた
事があると思います。
  
下敷きの上に砂鉄をまきます。そして、下敷きの下に棒磁
石を置きますと、図-1の右側の様に棒磁石の周りに曲線が
現れます。
この曲線を磁力線と言います。

磁力線についてその性質をまとめてみます。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第9章電磁気 (4)電位と電位差

             第9章電磁気
               (4)電位と電位差

前回は、電界についてのお話を致しました。今回は、一歩お話
を進めて電位と電位差(電圧の事)についてのお話を致します

電界と電位および電位差がどの様に関係するかが学習のポイ
ントです。

1.電位と電位差(電圧)
(1)電位とは?
  電位とはm[kg]の物体を高さh[m]の高に持ち上げた時
  の位置エネルギーに似ています
  よく参考書では、+1[C]の電荷を無限遠からその場の電界
  を乱さずにQ[C]の点から距離r[m]の所へ運んで来た
  時のエネルギー(仕事)と書いてあります。正確には、こ
  れで良いのですが、チョット分かりにくいですね。
  仕事とは、何[N](力の単位:ニュートン)の力で何[m]動
  かしたかと言う事です。
  
  仕事とは達成された結果です。
  物理的に言いますと、サッカー・ボ―ルを地球の表面から
  1[m]の位置へ運ぶのと、遠い宇宙から地球の表面ら1[m]
  の位置へ運ぶ事は、どちらも、サッカー・ボールが同じ位
  置に来ていますので結果が同じですので仕事としては、同
  じです。
  
  もう少し身近な例で言いますと神奈川から東京のある場所
  へあるメーカーのある型番のTV を 配達するのも福岡の通
  販会社から東京のある場所へ同じものを届けるのも、どち
   らも、同じTVが届くと言う事では、同じ仕事なのです。
  TVの購入は、ネットで注文したので、どこから運ばれてき
  ようが、TVが届くと言う事に変わりは、無いのです。
  
  前回の記事の図-3を見て下さい。
  Q[C]の電荷からr[m]の距離の電位Vはと言いますと
  
 
   /(4・π・ε・r          [V]     (3)


  となります。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第9章電磁気 (3)電界

              第9章電磁気
               (3)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。
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と言う事になります。 ちなみに電界
 とは、電気屋さんの言葉で 物理屋さんは、電場といいま
 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。
 また、「世」とは、人間が認知出来る空間(界)と言
 う事が出来ると思います。
   身近な範囲で「界(field)」の例を考えて見てください。
 
 
 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、髪の毛が浮き上がって
 来ます。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が電界です。
 電界を身近な例で例えてみます。教室に入った時、好き
 な異性が居たとしますと、教室は、心を動かす空間とな
 ります。そして、その人が教室を出ますと、心は、平常
 に戻ります。
 教室は、心を動かす空間となります。

 
2.電界をどう捉えるか?
 電界とは、それぞれの場所にある電荷による力(その他
 の電荷が加わる事で生まれる)の大きさ向きで表示す
 ればよさそうです。

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第9章電磁気 (2)クーロンの法則

           第9章電磁気
        (2)クーロンの法則

前回から電磁気のお話をしています。
前回から数回に分けてお話する内容は、試験に出る内容
と言うよりは、知らなければ先へ進めない重要な事柄で
す。

今回は、「静電気に関するクーロンの法則」についての
お話です。 クーロンの法則は、 電気的な現象を理解す
る上で、最も基本的な法則ですので、完全に理解して下
さい。次回お話をします電界等、これから出てきます式
に関係しますので、この式が理解できませんと前へ進め
ません。

クーロンの法則には、「静電気に関するクーロンの法則
」と「磁気に関するクーロンの法則」があります。
クーロンの法則に限らず、静電気のお話に出て来る式は
、文字を変えると磁気に関する式になりますので、静電
気を理解出来ますと、後は、皆様自身が、受験参考書で
磁気に関する内容を読めば分かる様になります。

さて、クーロンの法則は、簡単な式で表されますが、こ
の式に限らず、暗記するものでは、なく何を意味
しているかを理解する事が重要です。
式の意味が分かれば、自然と頭に入りますが、意味もわ
からずに、暗記しますと、すぐに記憶から消えてしまい
役に立たなくなります。

前回は、「電気」の正体とは、何かについてお話をしま
した。
電気の正体は、原子の陽子には、”+”。電子には、”-”
の電気の性質があり、電子が原子から離れる事でそれぞ
れの性質が見えてくる
と言う事をお話しました。
つまり、1つの原子の中の陽子の数と電子の数が同じで
あれば、その原子は、電気的な性質を示さないと言う事
です。
それでは、陽子と電子が分かれる事でどの様な事が起こ
るかの基本となる「クーロンの法則」についてのお話を
します。



原子から離れた電子は、”-”の電気の性質を示します。
また、電子が抜けた原子は、”+”の電気の性質を示しま
す。
(原子は、電子と原子核で出来ています。原子核は、中
性子と陽子で出来ています。中性子には、電気的な性質
がありませんが陽子には、”+”の電気の性質があります。
よって原子は、電子の抜けた数だけ”+” の電気の性質を
持つ事になります。)

電子が抜けた原子と電子の絵を一々描いていたのでは、
大変なのでそれぞれを同じ大きさを持つ丸で描きます。
そして、その丸電荷と呼びます。
電荷自体は、大きさをもちません。
下の図-2をご覧ください。
+の電荷とは、電子の数が陽子の数より少なくなった
の事です。
の電荷とは、自由電子の事です。
電荷同士に働く力
+電荷同士及び電荷同士の間には反発
る力が働きます。
+”の電荷と””の電荷の間には引きあう力が働き
ます。

それでは、どの位の力が働くのでしょうか?

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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第9章電磁気 (1)電気って何?

          第9章電磁気
          (1)電気の正体 


        
TOITAの「航空無線通信士受験塾」第16期もいよいよ終盤
です。
当塾では、 文系の方が一番苦手としている「電磁気」、「
電気回路」のお話を最後にしています。
本来、この2つの項目は、電気を学ぶ学校では、最初にや
りますが、当講座では、合格する事を主眼としていますの
で有る程度、合格に必要な知識を得た所で、合格の為のだ
め押しとなる得点を得る為に少し余裕の出来る最後時期に
お話をしています。
工学系の学校では、「電磁気」は、「電磁気学」と呼ばれ
電気を学ぶ者の基本となりますが、最近では、理解出来な
い学生が多い為に履修すべき科目から外されている大学が
ある様です。
その原因は分かりにくい高等数学のみで説明される点にあ
ると思います。
本講座では、難しい「電磁気」を皆様の身の周りの事柄に
例えて分かりやすい解説を行います。
電磁気は、当然ですが、身の周りの電気に関する事に深く
関係しています。
分かってきますと、周りの電気現象が電磁気学的に理解で
き楽しくなってきます。
また、どんなに高度な電気や電子装置にも電磁気学的な現
象が有る事が分かり、けっして、電磁気学は、古臭い学問
ではなく、今も、そして、これからも生き続ける学問であ
る事が分かります。まあ~、電磁気学は、電気の基礎です
ので全ての電気現象に共通しているのは、当たり前ですね。
受験参考書では、分からかった事が「な~んだ。そうだっ
か。
」と言われる解説を目指しています。

「電磁気」は、文字通り「電気」と「磁気」のお話です。
しかし、どちらも元は、同じなのです。
今回のテーマ「電気の正体」を読んで頂きますと分かって
きます。
今回のお話は、第1章の空中線と電波伝搬の最初にもお話
をした内容ですが、重要な事ですので、再度、お話を致し
ます。

分かってきますと、見えないはずの電気が見えて来る様な
気がするから不思議です。
それでは、今回のテーマ「電気の正体」のお話です。

1.電気の正体
 電気と言えば、家庭のコンセントに来ている奴で家電品
 やパソコン等を使うのに使う奴。それがどの様なものか
 考えた事もないと言う方が多いと思います。
 また、見た事があると言う話も聞いた事がありません。
 今回、「電磁気」の最初に「電気の正体」についてお話
 をするのは、「電磁気」を分かりやすくする為です。
 また、航空無線通信士は、電気で動く無線機を使うので
 すから、将来、免許を取って、パイロットや管制官やカ
 ンパニー無線の通信を行う様になった時、専門以外の人
 から「電気て何。」と何気なく聞かれた質問に答えられ
 らいで赤恥をかくのもしゃくですので、この機会に理解
 しておきましょう。


 前置きが長くなりました。


原子のイメージ
  身のまわの全ての物質は、分子で出来ています。 また、
  その分子は、様々な原子の集まりで出来ています。その
  原子は、上の図で示す様に真ん中の赤で示した原子核と
  その周りを廻る緑と青で示す電子で出来ています。
 (実際は、もっと沢山の物で出来ていますが、電気の世
  界では、この2つで充分です。)
 上の図を分かりやすくする為に、電子の周回する軌道を
  同一平面上に描いたものが、下の図です。 
電子の軌道説明
 真ん中の赤は、 原子核で「陽子」と「中性子」から 出来
 ています。 陽子は、+の電気性質を示します。「中
  性子」は、電気的性質を示しません。


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入学を希望する受験先は、試験を受けてみなければ、合格
するかどうか 全然分からない状態で受験しているでしょうか

有る程度、 合格が見込めるので頑張ってこられたのでは、
ないでしょうか?
合格が見込めるのは、受験指導のプロがいるからです。
それでは、 「航空無線通信士」の試験は、 どうでしょうか?
どんな勉強をどれだけすれば合格出来るかお分かりでしょ
うか?
分からずに暗記に頼るのは、無謀です。
目隠しをして車を運転する様なものです。
実際に60%以上の方が、この方法で失敗しています。
その数は、近年、上昇傾向にあります。

合格する為には、合格する為の方法があります。
当塾の受講生の方が、合格の手ごたえを感じながら、受験
勉強が出来るのは、勉強方法がわかり、理解出来るからで
す。
そんな、意味のある受験勉強を始めませんか?


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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第16期工学第8章電源 (1)電池一般

             第8章電源
            (1)電池一般

今回は、電池一般のお話です。電池が航空無線の試験で重視
される理由は、航空機には、飛行中、電線を引いて電気を供給
出来ないと言う事にあります。


電線を引き込めませんので発電機を持たなければなりません。
これは、自動車と同じです。
発電機で発電した電気の最大の使用目的は、エンジンの始動
とエンジンを回し続ける為の電気です。
次に機内の照明などや通信機等への電力の供給です。
発電機で発電された電気は、使用量が少ない場合、電池に蓄
えられます。 そして、発電機で発電した電気だけでは、 足らな
い時に電池に蓄えられた電気を使います。
この様にして、電池は、機内で安定した電力供給の為に使用さ
れます。
つまり、航空機は、電池が無いと飛行出来ない重要な物だと言
う事になります。
近年、最新鋭のB社の航空機が電池の不具合で飛行停止にな
った事は、記憶に新しいところです。


重要な物は、試験に良く出るのは、当然の事です。
ここで、電池について勉強しておきましょう。


1.乾電池
 (1)一次電池と二次電池
  一次電池・・・・・・・・ 充電出来ない使い捨ての電池です。
               あまり交換を必要としないTVのリモコ
               ンの電源等に使用されています。
  二次電池・・・・・・・・ 充電出来る電池です。 携帯電話の電
               池などは、 始終使いますので いちい
               ち交換するより 充電できる方が便利
               ですし、経済的です。
               また、二次電池は、停電でシステムを
               ダウンさせられない様な装置にも使用
               されています。

 (2)電池の接続



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有る程度、 合格が見込めるので頑張ってこられたのでは、
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それでは、 「航空無線通信士」の試験は、 どうでしょうか?
どんな勉強をどれだけすれば合格出来るかお分かりでしょ
うか?
分からずに暗記に頼るのは、無謀です。
目隠しをして車を運転する様なものです。
実際に60%以上の方が、この方法で失敗しています。
その数は、近年、上昇傾向にあります。

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