テブナンの定理と電気

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テブナンの定理と電気の違い

テブナンの定理 vs. 電気

テブナンの定理（テブナンのていり、Thevenin's theorem）は、多数の直流電源を含む電気回路に負荷を接続したときに得られる電圧や負荷に流れる電流を、単一の内部抵抗のある電圧源に変換して求める方法である。 1883年にフランス郵政・電信省の技術者、 (Léon Charles Thévenin) により発表され、「テブナンの定理」と呼ばれていたが、それより前の1853年にドイツの物理学者、ヘルマン・フォン・ヘルムホルツにより発表されていたことが、1950年にドイツの物理学者 (Hans Ferdinand Mayer) により指摘されたため、ヘルムホルツ-テブナンの定理 (Helmholtz–Thevenin's theorem) とも呼ばれる。また、ヘルムホルツが最初の発表者であることを尊重する立場から、数学（ベクトル解析）におけるヘルムホルツの定理と区別して、「ヘルムホルツ等価回路」と呼ばれることもある。 日本では等価電圧源表示（とうかでんあつげんひょうじ）、また交流電源の場合に成立することを1922年に発表した鳳秀太郎の名を取って、鳳-テブナンの定理（ほう・テブナンのていり）ともいう。これは早稲田大学教授だった黒川兼三郎の発意による。. 電気（でんき、electricity）とは、電荷の移動や相互作用によって発生するさまざまな物理現象の総称である。それには、雷、静電気といった容易に認識可能な現象も数多くあるが、電磁場や電磁誘導といったあまり日常的になじみのない概念も含まれる。 雷は最も劇的な電気現象の一つである。 電気に関する現象は古くから研究されてきたが、科学としての進歩が見られるのは17世紀および18世紀になってからである。しかし電気を実用化できたのはさらに後のことで、産業や日常生活で使われるようになったのは19世紀後半だった。その後急速な電気テクノロジーの発展により、産業や社会が大きく変化することになった。電気のエネルギー源としての並外れた多才さにより、交通機関の動力源、空気調和、照明、などほとんど無制限の用途が生まれた。商用電源は現代産業社会の根幹であり、今後も当分の間はその位置に留まると見られている。また、多様な特性から電気通信、コンピュータなどが開発され、広く普及している。.

交流

三角波、鋸歯状波 交流（こうりゅう、）とは、時間とともに周期的に向きが変化する電流（交流電流）を示す言葉であり、「交番電流」の略。また、同様に時間とともに周期的に大きさとその正負が変化する電圧を交流電圧というが、電流・電圧の区別をせずに交流または交流信号と呼ぶこともある。 交流の代表的な波形は正弦波であり、狭義の交流は正弦波交流（）を指すが、広義には周期的に大きさと向きが変化するものであれば正弦波に限らない波形のものも含む。正弦波以外の交流は非正弦波交流（）といい、矩形波交流や三角波交流などがある。.

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ヘルマン・フォン・ヘルムホルツ

ヘルマン・ルートヴィヒ・フェルディナント・フォン・ヘルムホルツ（Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz, 1821年8月31日 - 1894年9月8日）はドイツ出身の生理学者、物理学者。.

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直流

流の波形 直流（ちょくりゅう、Direct Current, DC）は、時間によって大きさが変化しても流れる方向（正負）が変化しない「直流電流」の事である。同様に、時間によって方向が変化しない電圧を直流電圧という。狭義には、方向だけでなく大きさも変化しない電流、電圧のことを指し、流れる方向が一定で、電流・電圧の大きさが変化するもの（右図の下2つ）は脈流（pulsating current）という。直流と異なり、周期的に方向が変化する電流を交流という。.

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鳳秀太郎

鳳 秀太郎（ほう ひでたろう、明治5年1月1日（1872年2月9日） - 昭和6年（1931年）9月16日）は、日本の工学者。東京帝国大学工学部教授。電気学会第8代会長。堺県堺区（現在の大阪府堺市堺区）生まれ。 専門は電気工学で、電気回路に関するテブナンの定理を（Léon Charles Thévenin）とは関係なく独自に発見した。このためこの定理は別称「鳳-テブナンの定理」と呼ばれている。 与謝野晶子の実兄である。また三男の鳳誠三郎、孫の鳳紘一郎も東京大学名誉教授を務めた。.

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電圧

電圧（でんあつ、voltage）とは直観的には電気を流そうとする「圧力のようなもの」である-->。単位としては, SI単位系(MKSA単位系)ではボルト(V)が使われる。電圧を意味する記号には、EやVがよく使われる。 電圧は電位差ないしその近似によって定義される。 電気の流れに付いては「電流」を参照の事。.

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電圧源

内部抵抗を含む電圧源 電圧源（でんあつげん）は、内部抵抗が小さく、定電圧電気回路として動作するものである。短絡時に大電流が流れるため、その保安装置が必要である。 電源の起電力を ES 、内部抵抗を RS 、負荷を R 、かかる電圧を V0 、電流を I とすると、 ここで、 R >> RS とすると、 V0 ≒ ES.

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電気回路

電気回路（でんきかいろ、electric(al) circuit）は、抵抗器（抵抗）、インダクタ、コンデンサ、スイッチなどの電気的素子が電気伝導体でつながった電流のループ（回路）である。 電気回路は、電流の流れのための閉ループを持っていて、2つ以上の電気的素子が接続されている。 「回路」の語義的にはループになっているものだけであり、また電流は基本的にはその性質として、ループになっていなければ流れないものであるが、アンテナやアースのように開放端になっている部分も通例として含めている。対象が電子工学的（弱電）であるものは電子回路と言う。 例外的な分野の例ではあるが、主に数ギガヘルツの電磁波（電波）を伝播させる給電線である導波管をコンポーネント単位で、加工・細工するなどして、中空の導波管内を伝播する電磁波に直接作用させる形で構成した電気回路を立体回路と言う。これらは、基本的にループを構成せず、電気伝導体を介さない上記の電気回路の概念とは少し異なるものだが、電気回路の延長線上としてマイクロ波などの高周波領域であつかわれている。 導波管は金属の管であり、加工により通常の電気回路にあるような電気的素子である容量性（コンデンサ）、誘導性（インダクタ）、短絡（ショート）、抵抗減衰、分岐などを高周波領域で実現することが出来る。 これらは衛星通信やマイクロ波加熱、プラズマ生成など用途に応じて高出力（電力）で、かつ高周波の無線電波分野で用いられ、立体回路が構成される導波管は主に中空の方形導波管が多い。.

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電流

電流（でんりゅう、electric current電磁気学に議論を留める限りにおいては、単に と呼ぶことが多い。）は、電子に代表される荷電粒子他の荷電粒子にはイオンがある。また物質中の正孔は粒子的な性格を持つため、荷電粒子と見なすことができる。の移動に伴う電荷の移動（電気伝導）のこと、およびその物理量として、ある面を単位時間に通過する電荷の量のことである。 電線などの金属導体内を流れる電流のように、多くの場合で電流を構成している荷電粒子は電子であるが、電子の流れは電流と逆向きであり、直感に反するものとなっている。電流の向きは正の電荷が流れる向きとして定義されており、負の電荷を帯びる電子の流れる向きは電流の向きと逆になる。これは電子の詳細が知られるようになったのが19世紀の末から20世紀初頭にかけての出来事であり、導電現象の研究は18世紀の末から進んでいたためで、電流の向きの定義を逆転させることに伴う混乱を避けるために現在でも直感に反する定義が使われ続けている。 電流における電荷を担っているのは電子と陽子である。電線などの電気伝導体では電子であり、電解液ではイオン（電子が過不足した粒子）であり、プラズマでは両方である。 国際単位系 (SI) において、電流の大きさを表す単位はアンペアであり、単位記号は A であるアンペアはSI基本単位の1つである。。また、1アンペアの電流で1秒間に運ばれる電荷が1クーロンとなる。SI において電荷の単位を電流と時間の単位によって構成しているのは、電荷より電流の測定の方が容易なためである。電流は電流計を使って測定する。数式中で電流量を表すときは または で表現される。.

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