質問です。H23年理論 問7過去問解説の中で抵抗Rxの所で2端子を取り出して計算するとの解説がありますが、計算方法が分かりません。計算式を教えていただけますでしょうか?
まずテブナンの定理をおさらいすると、
「電源や抵抗などで構成されたある回路網の中から2点を取り出し、その2点から回路側を見ると、1つの電圧源+1本の抵抗に置き換えることができる」
というものでした。これをRxの両端の2点に適応して考えてみます。まず条件1のとき、Rxを取り外してその2端子間に発生する電圧を求めると、
- 6E/96=E/16
次に、この2端子から回路側を見た抵抗値を求めると、電圧源の内部抵抗はゼロですから、R1とR2が並列接続されたものと同じことになり、
- (90×6)/96=540/96=135/24[Ω]
したがって、この2端子から回路側を見ると、
- E/16ボルトの電圧源と135/24Ωが直列
になっているものと等価になります。
次に条件2のとき、Rxを取り外して2端子間に発生する電圧を求めると、
- 4E/74=2E/37
次に、この2端子から回路側を見た抵抗値を求めると、
- (70×4)/74=140/37
したがって、この2端子から回路側を見ると、
- 2E/37ボルトの電圧源と140/37オームが直列
になっているものと等価になります。
この2つの等価変換回路に抵抗値Rxをつないで電流Iが等しくなるわけですから、オームの法則により回路電流Iを求めて、
- (E/16)/(135/24+Rx)=(2E/37)/(140/37+Rx)
これを解くことによりRxが求められることになります。
まず、両辺に(135/24+Rx)(140/37+Rx)を掛けると、
- (140/37+Rx)(E/16)=(135/24+Rx)(2E/37)
両辺をEで割り、さらに両辺に(16×37)を掛けると、
- 37(140/37+Rx)=(2×16)(135/24+Rx)
これを展開して、
- 140+37Rx=(32×135)/24+32Rx
32Rxを左辺に、140を右辺に移項して、
- 5Rx={(32×135)-140×24}/24
両辺を5で割り、分数の計算をすると、Rx=8が求められます。