【基礎から学ぶ電気回路】 ブリッジ回路と平衡条件

電気電子
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電気電子系は難しいイメージを持たれがちですが、基本から順番に抑えていけばそれほど難しいものではありません。
どんな分野にも言えることですが、最初はよくわからないものですから。
本記事では、電気初心者の方でもわかりやすいように、電気回路を理解するための基本中の基本から順を追って解説していきます。
まずは、直流回路についてです。

今回は、「ブリッジ回路と平衡条件」についての説明です。

1.ポイント

ブリッジ回路

ブリッジ(橋渡し)している回路のこと。
ブリッジの平衡条件は、ブリッジの対辺抵抗値の積が同じになること。
つまり、R1R4=R2R3の時に平衡になる。

図1

2.ブリッジ回路と平衡条件

ブリッジ回路とは図1のようなブリッジ(橋渡し)している回路のことで、図1の端子a-b間が橋渡し部に該当します。
ブリッジ回路にて抵抗値がある条件を満たしていると、a-b間の電位差が0[V]となり、a-b間の回路には電流が流れなくなる、つまり開放されているものとみなすことができます
この状態のことを平衡状態と呼びます。
ブリッジ部分を開放すると回路が簡略化できる為、ブリッジ回路の平衡条件は知っておくと便利です。

ブリッジ回路の平衡条件は、ブリッジの対辺抵抗値の積が同じになることです
対辺抵抗とは、ブリッジしている抵抗Rを基準にして、対角線上に位置する抵抗を指します。
つまり、R1R4=R2R3の時に平衡になります
ブリッジブリッジ言い過ぎてブリッジがゲシュタルト崩壊しそう?しない??

平衡条件の求め方については簡単にしか触れません。
気になる方は練習だと思って計算してみましょう。

R1の両端の電圧=R3の両端の電圧、R2の両端の電圧=R4の両端の電圧になれば、a-b間の電位差は0[V]となり、a-b間の回路に電流が流れなくなるなるので、回路は平衡します。
この関係を整理するとR1R4=R2R3が導き出せます。

実際に数値を当て嵌めて、ブリッジ回路が平衡するとどうなるか見てみましょう。

図2

ブリッジしているので一見複雑そうに見えますが、対辺抵抗値に注目してみて下さい。
R1R4=4×4=16、R2R3=2×8=16なので、R1R4=R2R3が成り立っていますね。
つまり、このブリッジ回路は平衡しています

その為、a-b間のブリッジ部分を開放して、図3のように置き換えることが可能です。

図3

回路を簡略化できました!
ブリッジ回路に直面した場合は、平衡するか否かを最初に判断するようにすると良いですね。

以上、「ブリッジ回路と平衡条件」についての説明でした。