同じ導線なのに、電位が違う？

画像で、ざっくり振り返る

動画の順番に沿って、ポイントをまとめました。

1. STEP 01

   同じ導線でも、電位がずれる？

   回路図では、同じ導線上の2点を同じ電位として扱います。しかし周波数が高くなり、信号が届くまでの時間を無視できなくなると、その扱いが成り立たなくなります。

   

2. STEP 02

   AからBへ届くまでに時間がかかる

   配線の長さをℓ、伝搬速度をvとすると、伝搬時間はτ = ℓ/v。Bの波形は、Aの波形からτだけ遅れて現れます。

   

3. STEP 03

   伝搬時間を、波の1周期と比べる

   2つの波形を重ねると、同じ時刻でも電位が違うことが分かります。伝搬時間τが周期Tより十分短ければ、この遅れによる電位差は小さくなります。

   

4. STEP 04

   時間の条件を、長さの条件へ

   1周期で進む距離が波長λです。τ = ℓ/vを使うと、τ ≪ Tはℓ ≪ λに読み替えられます。配線が波長より十分短いことが、近似の目安になります。

   

5. STEP 05

   50Hzでは、波長はどのくらい？

   伝搬速度を20万km/sとする例では、50Hzの波長は約4,000km。身近な短い配線では波長に比べて長さが十分小さく、伝搬の遅れを無視できます。

   

6. STEP 06

   いつもの回路図は、近似モデル

   配線内の伝搬遅延を無視し、抵抗・コイル・コンデンサなどの部品に働きをまとめる。これが集中定数回路です。回路全体の時間変化や、部品による位相差をなくすわけではありません。