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シアトル生活はじめました

20年以上すんだ東海岸から西海岸に引っ越してきました。MicrosoftのUniversal Storeで働いてます。

LTspiceで超簡単な回路のシミュレーションしてみる。

電子工作

電気・電子工作のお勉強にとっても役立つソフトを見つけた。

LTspice

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どうやらそっち方面ではずっと前から有名らしい。めちゃめちゃ奥が深い(らしい。私には到底理解できない次元で・・・)ネットにもチュートリアルとかサンプルの回路とかが大量にある。

電気の勉強をやり直し中の私にはとっても便利。

まずは超簡単な回路から作ってみる。

乾電池一個分の1.5ボルト電源(V1)に1オームの抵抗(R1)を入れたらどうなるか、という実験。

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V1からR1への線には「a」というラベルを付ける。

シミュレーションは0.05秒。

aの点での電圧を見る。

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0ミリ秒から50ミリ秒の間中ずっと1.5ボルトだったということがわかる。電源からの電圧がそのままだってことですね。交流の場合だとこれがSinウェーブになって、いかにも「電気に詳しい~」って雰囲気でカッコいいんだろうけど、まずは直流でやってみます。

グラフではV(a)というラベルが付いてる。VはVoltageのV、カッコは回路のどの部分か、を表す。なんでV(a)は「aの電圧」という意味。

次に抵抗R1を流れる電流を見てみる。

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グラフのY軸は今回はアンペアになってる。なので抵抗R1を流れる電流は1.5アンペアで、一定。

ここで「オームの法則」の復習!

I=V/R

R1での電流がなぜ1.5アンペアになったのか。R1への電圧Vは1.5ボルトで、抵抗は1オームだから、1.5/1で、Iは1.5(アンペア)

よし!オームの法則の通り。

今度は抵抗を1オームから1.5オームに交換してみる。オームの法則でいけば1.5/1.5で電流は1になるはず。

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再度シミュレーションを実行してみる。

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抵抗R1での電流は・・・1アンペアでした!

次に、抵抗の数をもうひとつ増やしてみる。同じ1.5オームをR2として直列につなぐ。R1とR2の間の線もラベルを付けてbと呼ぶことにする。他は変化なし。

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さてどうなるか。電圧を調べてみよう。

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aの電圧は、やはり電池の1.5ボルトと同じで1.5ボルト。bはR1を通った後の電圧だけど0.75ボルトになってる。これは1.5のちょうど半分。どういうこと??

電流がどうなったかを調べてみる。

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おや、両方の抵抗での電流は500ミリアンペア(0.5アンペア)になってる。これはどういうことですか・・・?

たぶん、こうです。

オームの法則の解説に出ていた「抵抗を直列につなぐとどうなるか」ということ。R1とR2は合わせて一つの抵抗とみることが出来る。そしてその抵抗は単純に抵抗の値を足したものだとうこと。つまり1.5オーム+1.5オーム=3.0オーム。

3.0オームの抵抗に1.5ボルトの電圧をかけると、I=1.5/3.0、つまり0.5アンペア(500ミリアンペア)。R1とR2の電流が両方とも500ミリアンペアだったのはこういうわけだったんですね。

さて、bの電圧の件だけど、電圧はオームの法則でだとV=I x R。つまり電流と抵抗を掛けたもの。電流は0.5アンペアで抵抗は1.5なんで0.5x1.5 は0.75ボルト。さっきのグラフと同じ0.75ボルトになってますね~~。

こんな風に少しづつ、電気の勉強を進めていこうと思います。