電子回路の設計と解析、抵抗これは最も基本的なコンポーネントの 1 つです。並列抵抗の計算では、抵抗値を求めるだけでなく、電力の配分や計算も考慮する必要があります。回路の安全で安定した動作を確保するには、並列抵抗の電力を正確に計算することが重要です。この記事では、読者が並列抵抗の電力計算方法を深く理解できるように、並列抵抗の電力の計算式と応用を詳しく紹介します。
1. 並列抵抗の基本概念並列抵抗とは、両端の電圧が等しくなるように 2 つ以上の抵抗素子を並べて接続したものです。並列抵抗の合計抵抗値は、単一の抵抗の抵抗値よりも小さく、その計算式は次のとおりです。
\[
\frac{1}{R_{总}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \cdots + \frac{1}{R_n}
\]
このうち、\( R_1, R_2, \ldots, R_n \) は各並列抵抗の抵抗値です。
2. 並列抵抗の電流分布オームの法則によれば、並列抵抗の両端の電圧は同じであるため、各抵抗を流れる電流は異なり、電流の大きさは各抵抗の値によって決まります。
\[
I_i = \frac{V}{R_i}
\]
このうち、\( I_i \) は i 番目の抵抗に流れる電流、\( V \) は抵抗の両端の電圧です。
3. 並列抵抗の電力計算電力は、抵抗器が電気エネルギーを消費する割合であり、次のように計算されます。
\[
P = I^2 \times R = \frac{V^2}{R}
\]
並列抵抗の i 番目の抵抗の電力は次のようになります。
\[
P_i = \frac{V^2}{R_i}
\]
ここでの電圧 \( V \) は、すべての並列抵抗が共有する電圧です。
4. 並列抵抗の合計電力の計算並列抵抗の合計電力は、個々の抵抗の電力の合計です。
\[
P_{总} = P_1 + P_2 + \cdots + P_n = V^2 \left( \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \cdots + \frac{1}{R_n} \right)
\]
これは次のように書くこともできます。
\[
P_{合計} = \frac{V^2}{R_{合計}}
\]
合計電力は合計抵抗と電圧の二乗に比例します。
5. 実際のアプリケーションにおける電力分配回路を設計するときは、過熱による抵抗器の損傷を防ぐために、各並列抵抗器の定格電力が実際の消費電力よりも大きいことを確認してください。並列抵抗の電力分布は不均一です。抵抗値が小さい抵抗器はより大きな電力を持ちます。電力定格には特別な注意を払う必要があります。
6. 計算例2 つの並列抵抗 \( R_1 = 10 \Omega \)、\( R_2 = 20 \Omega \)、電圧 \( V = 12V \) があると仮定すると、次のようになります。
総抵抗:
\[
\frac{1}{R_{总}} = \frac{1}{10} + \frac{1}{20} = \frac{3}{20} \Rightarrow R_{总} = \frac{20}{3} \約 6.67 \オメガ
\]
各抵抗器の電力:
\[
P_1 = \frac{12^2}{10} = 14.4W、\quad P_2 = \frac{12^2}{20} = 7.2W
\]
総電力:
\[
P_{合計} = P_1 + P_2 = 21.6W
\]
計算を行うことで、適切な電力レベルに応じた抵抗を選択できます。
7. 並列抵抗の電力計算時の注意事項電圧の二乗は電力計算に大きな影響を与えるため、電圧値が正確であることを確認してください。
電力の過負荷を避けるために、実際の使用環境温度と抵抗器の放熱条件を考慮してください。
複数の抵抗が並列接続されている場合は、単一の抵抗の過負荷を避けるために電力を 1 つずつ計算します。
並列抵抗の電力計算式は、電子回路設計の重要な基礎です。並列抵抗の電圧、電流分布、電力の公式を理解することで、各抵抗の消費電力を正確に計算して、回路の安全で安定した動作を確保できます。過負荷による損傷を避けるために抵抗の電力レベルを合理的に選択することは、回路設計の重要な部分です。この記事で紹介した並列抵抗の電力計算方法をマスターすると、電子設計とメンテナンス作業に確かな理論的サポートが提供されます。
