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"new3の部屋"の補完ブログ。 興味有るものを右の”分類”から選んでね:お勧めは 工学系(電子、頭の体操)。 お笑系(落語、テレビ、頭の体操、もろもろ、AV)。 ローカルネタ(赤穂、食、気候、千種・観光)。 乗物(自転車、運動、交通)。修正履歴はホームページの更新履歴(管理人覚書)。 何か連絡あるなら、 >分類>雑記帳(4)>とりあえず何か言いたい場合ここにコメントしてok をクリックして、この記事の開いた中のコメント欄へどうぞ。 非公開機能停止、チャット機能運用するとパンクしそうなので停止。

高校生にもわかるようにキルヒホッフの法則を説明(知恵袋)

閲覧者様一人に受けたんやけど、質問主さんとかには知らんぷりされた..赤字はここへの編集時の加筆部分。
論理的な解説するつもりならホームページに記載するけど、読み物なのでここに記す。
まあ、まっとうな話は、別の回答者さんの紹介したものでもよい。絵をかいて説明する気力はわかないなぁ
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手始めに、算数の問題やで。
会場入りくちに、開場前に200人並んでました。後毎分10人入場希望者が新たに並びます。
改札を1つ開いて、処理をすると、全員が入場して待ち時間0になるまで20分かかりました。
待たせると悪いので、翌日改札2つ開けることにしました。 開場後、何分で待ち行列を処理できますか?
この問題、夜更かしとか、何かの試験の後の、疲れたときでも、暗算で計算できるかな?高校生君には関係ないけど社会人になると二日酔いとかいろんな体調不良あるんやで

できる人は、キルヒホッフの法則なんて難しい名前覚えなくても、直感的に問題とけるんやで。でも、どんな身体状況でも、安定して問題解くためには、変数を適当に選んで、キルヒホップの法則に示される連立方程式を立てて、問題を解くんやで。逆にいうと連立方程式の立て方の分り易い手引き書というのが、キルヒホッフの法則なんやで。
そうすると、頭のさえてないときでも、いや、悪い表現すると馬鹿でも、難しい問題でも、安定して、解くことができるんや。

第一法則は、電流が増減しないという原則や。水道でも、流れ込むものは、同量流れ出すのがきまりや。そうしないと、水道管の圧力が上がって破裂するか、逆に空っぽになって外圧で押しつぶされるんやで。
借りたもんは、返すのが、常識なんや。エネルギー保存の法則ってしってるか?かってに増えたり減ったりしないのが、世の中の決まりなんや。

電流に変数を決めるのが最初なんやけど、一本の線路に一つの電流を割り当てるんや。その一本の線の中では増減せんから変数一つや。
分岐・合流の点では、勝手に名前方向決めた変数の電流が足して、0になるというものや。そこに流れるのと、流れ出すのを、それぞれ決めた流れる方向に合わせて+と-に勝手に決めればええんやで。方程式解いた結果、決めた方向と実電流の向き違ったら、解が負になって勘違いして式たてたのがわかるんやで。
変数決めるときに、同一線上は、同じ変数というのと、回路の全線路の電流に名前を付けることが重要なんやで。忘れた線路の電流があると、連立方程式の変数より式の数がたりなくなって、解けないことになるんや。この時、たとえばT字型の交点があったら、I1+I2+I3=0のような式を立てて、まとめて言ってもよいし、一本の電流を、I1=-(I2+I3)と考えて、式を一つ消して式をたてていってもよいんやで。I1を残すかI2やi3を残すべきなのか、自由に選んで問題ないんや。機械的に方程式を解いていくだけど、ちょっと手間がかかるか、暗算でぱっと閃いてとけるか、程度の問題なんやから、うじうじ考えるよりは、手を動かせばええんやで。

繰り返しいうけど、同一線路上は、同じ変数電流という決まりさえ守れば、各接続点への入力電流と出力電流(向きは先の説明通り、好きなように選んでええんやで)が等しいという式さえ作っていけばええんや。

あと、オームさんが、電流と抵抗値が決まれば、その両端の電圧計算できるの教えてくれてるやろ。電池も、抵抗も、(交流インピーダンスを覚えていたら、コンデンサやコイルも)、同様にその両端の電圧が定められていたり計算できるんや。もちろん先の変数電流使って電圧が変数のままで問題ないんやで。
勝手に決めた一回りの閉じた線路の、電池や、部品の両端の電圧(勝手に決めた電流の流れる向きで、どっちがプラスかマイナスかきちんと考えるんやで:方程式解いて電流がマイナスになってたら電圧のかかる方向が実際は逆やっと、誰でも後でわかるんや)。

念のため。電池みたいな能動的な部品は、プラス電極(プラス電位)から流れ出した電流が、外部をとおって、マイナス電極(マイナス電位)へ、還ってくるんやけど、抵抗君のような受動素子は、電流の流れ込むところがプラス電位で、電流の流れ出す方がマイナス電位なんやで。 
一巡電圧ゼロになる式をたてるときに、電流が流れて発生する抵抗部品のような受動的な(電圧降下)と、電池のような能動的な(起電力)を区別して、電圧の±きめんとあかんのやで。きいつけや。 

需要と供給がいっちしないと、市場(閉回路)は商品(電圧)あまってデフレになるかもしれんし、逆に商品足りないと価格暴騰インフレになるんや。そんな社会いややろ?
だから一回りの電圧は、変数電流という未知数があってもトータルゼロになる必要があるんや。
逆に言うと、インフレデフレ起こさない変数電流の値を求めるといのが、方程式を解くということなんやで。
これが第二法則の意味なんや。
貧乏で借金まみれも悲しいけど、強欲じじいとか陰口たたかれながら電圧ため込むのはあかんで。電圧ためこむとスタンガンで悪さしようと考えていると疑われたら困るやろ?貸し借りなしの健全生活を目指すんや。

さあ、最初の定義なんて、どこをどう選んでも、連立方程式を解く作業が勝手に、つじつま合わせてくれるんやから、一巡電圧が0になるというのと、同一ノードに電流は滞留しない(出る物と入るものは同じ)で、同一線路上の電流は同じという原則、すべての線路に、独立変数でも、変数の和でもいいから式さえたてられれば、後は、算数の知識が解を求めてくれるんや。

どこの電流を(独立)変数として、どこを従属変数として(複数の独立変数の和や差)で表すか、あるいは、どの電流をどっち方向と最初に決めるのか、センスが問われるのはここやけど、解を求めれば、後から計算できるから、最初はどっちでもいいから数をこなして、センスを磨くんや。

そうそう。解きっぱなしじゃ進歩せぇへんのやで。もし、電流変数が解いて負になったら、なんで、こっちの向きに電流ながれるんやろうと、まず考えてみるんや。なるほどとわかったら、次問題解くとき、どっちむき電流定義すると素直に解けるか、だんだんセンスが磨かれるんや。
また、方程式解く段階で、変形等面倒な式だと思ったら、今度は、他の電流定義を考えて、もう一度、解いてみるんやで。どっちの電流定義の方が、楽に解けるか、それも、センスを磨くことになるから、重要なんやで。

せやせや、電源の極性といえばついでに。アナログテスター知ってるやろか?回路計と呼ばれるものやけど、中身は基本的に電流計なんや。分流抵抗つけて、そっちに流れる電流と電流計に流れる電流を見かけ上足し算(メモリの数値書き換え)していろんな電流が測れるんや。
 電圧計モードは、既知の値の内部直列抵抗つないで、いくらその抵抗に電流流れるか測り、だから電流いくらは電圧いくらだったんだとメモリ数値また書き換えて電圧を求めるもんなんや。
 
本題は、抵抗計なんやけど、内蔵電池をつかって、プラスとマイナステスター棒の間にある電圧をかけて、その電圧でいくら電流流れるかから、R=V/I電流値の逆数のメモリに振りなおして、抵抗値を読み取るんやで。抵抗の時のめもりだけ等間隔じゃないのは、逆数にメモリをふったからなんやで。電流計が、赤のプラス端子から、黒のマイナス端子に抜ける電流をなかるのが、基本やから、一番素直な回路は、電池のプラス側を、テスターの黒いマイナス端子につなげて、この黒の電圧から、抵抗をつないで、赤いテスター棒に電流流して、抵抗値を算出するんや。取説ちゃんと読むんやで。

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アナログ回路ってなぜ難しいのですか?

ヤフー知恵袋で評価してもらった回答(ひねくれ者は逆説で答える)
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逆の説明。なぜデジタルは簡単か?
デジタル回路は論理1/0しかあつかいません。どのプロセス回路かで違いますが、0/1のしいきの電圧を、例えば、2V以下および3V以上と定めれば、負荷が重くてとか、おそいとか、素子の出来が悪いとか全部含めて、2V以下にできれば1Vでも、0.5Vでも0と判断ok。逆に1の設計も電圧でもアバウトに動いて何とかなる。
さらに、大概同期回路(システム)になるので、素子の動作が、10nsecのものがいても、1nsのものがいても、例えば、どうきクロック100n単位でokというシステムなら、アバウトに細いとか長いとかつないでも、結果正しく動きます。 設計時には、どの回路をつかっても、全体動作が間に合うかというチェックがぎりぎり(安くという意味だったりする)設計だと、大変だったりしますけど。
デジタル回路は、上記のように、決まった電圧上か下か、決まった時間間隔に間に合うかどうかだけが必須事項なので、アバウトに設計できるという性質があります。
さらにいうと、プロセスが進んで、電源電圧が下がったとか、速度が速くなったとかというのは、素直に同等品に置き換えて動く(全体変えれば、システムの出入り口の電圧だけインタフェース考えればok--ただし進んだプロセスなら最適回路に直さんともったいないおばけが出る可能性はあるけど、安易に移行するのも可)。
このアバウトな考えですむのと、微妙な電圧とか時間を、基板の配線周りとかさまざまな配慮しなければいけないので、アナログはむずい。


追加:デジタルが簡単
0/1しか使わないので、コンピュータさんにも理解できる。こんな論理式になるもの欲しいといえば、コンピュータさんが簡単に作ってくれる。 コンピュータさんより賢い論理回路作れるか?というのが技術やさんの論理パズル的な楽しみだったりします。


さらに追加:
ディジタル回路もアナログだ!説もあるいみ正しく、電圧とか、遅延時間とか、場合によっては、過渡領域の波形のあばれとか、信号間干渉による危険な時間の波形のあばれとか、怪しいところが出てくると、そこだけアナログ的に注力するば、何とかなる可能性が高いのがデジタル。アナログさんは、まわりまわって悪さするとか、ノウハウしっかりないと、優れた設計者になれない。

人工衛星第五カモメ丸の周回軌道は、地球の周長よりどの程度長いか?

大前田留五郎博士が、第五カモメ丸という軌道が地上1mを飛ぶ人工衛星を発明した(桂枝雀のわんだーらんどより)。白色レグフォン号と名前どっちにするか迷っているらしい。
ところで、パズルです。この第五カモメ丸が地球一周する時の飛行距離:長さは、地球の外周に比べていくら長いでしょうか? 円周率は計算が楽なように3.14として、単位はm(以下切り捨て)。

答えは? 電卓たたいてもらうことにしても、さてどこから手を付けます?地球の円周長をwebで調べて、地球の直径を求めて、軌道の高さを足して、また周長を求めて、引き算しますか?

ヒントは、地球の大きさ関係なし。求めるのは、周長の差なので、電卓たたかないで方程式立てて、最終解の形をみると一目瞭然。実は円周率も3でも3.14でもこの場合結果同じ(軌道が4mだったら結果ちょっと違うけど)。地球の直径等豆知識を必要とするならクイズっぽいけど、円周率と、軌道の高さだけで、わかるので、パズルだと宣言したのです。
本で読んだ元のパズルは、縄を地球一周巻きつけた後、ここに1mの長さを足すと、地表からどれくらい浮きますか?という問題。予想は、mmですか、μmでしょうか?学生時代電子顕微鏡使わせてもらってましたが、その時に使う単位はオングストロームだったりしますが、そんな単位でもない。環境汚染で名前の売れてきたナノmの単位でもありません。大きな地球の円周(半径ですら6000km超えてたりします)に対して、たった1mがどれほど影響あるのか驚くと思います。 実はこっちのほうが結果に驚く問題かな?:ただクイズを思い出した以下の噺に対して逆なのでこの形式にしました。
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パズルを出した発端は、昔買ったLDプレーヤの名前(ページ下欄外)がわかったこと。その製品の売りは、長時間録画のLDでビデオやVHD並みの特殊プレイ:静止画とか、スロー再生等が簡単にできるということ。
何故同世代のビデオディスクVHD(パイオニア以外の大連合主導)では可能なこの機能が、このモデル以前のLDモデルで実現できないかというのは、LDの円盤の回転制御方式が、二通りあって、VHDとかレコードの回転制御と同じ一定回転数制御なら、信号を読み取るピックアップを、半径軸上で内側外側に必要な分動かすだけで後は、ディスクが回って、目標のデータの先頭を待てばいいだけなのですが、このCAV制御(角速度一定)は、円周長さが、内側と外側では、
円周長さ=直径*円周率
の関係なので、長さが異なるのがわかるでしょ? 逆に言うと、例えば同じ1秒分の記録している長さが外周と、内周で異なるわけです。
勘違いしたAV評論家さんがパソ通上で、一定回転速度なら、外周の方が高密度画像を記録できるから、テスト用の高解像度の画像は外周部に記録してディス作ろうと勘違い発言有。
物理的に記録が、外側は密度が低く(同じ一秒を長い距離に記録)、内側は密度高く(短い距離に同じ一秒分)記録しているので、ピックアップが拾う時間的な密度は同じになるというのが、正解。そもそもTV側が途中途中で解像度変えて途切れず滑らかに絵を出し続けられるわけがないという落ちです。

ところが、LDの特徴の長時間(両面で最大2時間:ビデオ並み)再生方式はそうはいかない。
LDのCLVというコンスタント線速度制御はCDも同様なのですが、ディスクの回転数を、外側内側で徐々に変えて、ディスク上物理的にぎっしり同じ密度で記録しているものを、回転数制御で常に同じレートで読みだす方式です(外は遅く回して、内は早く回して、データレートが等しくなるようにサーボ制御する)。 盤の回し方難しいですけど、無駄なく全面最高密度で記録するので片面1時間、両面2時間という映画記録にちょうどいい記録が出来たわけです。

つまり、連続再生でなく、ぽんとジャンプしてその時間の再生するときに、ピックアップの内外移動以外に、ディスクの回転数を目標とする部分に応じた適当な速度に制御しなければいけないので、大変なんです(通常安定回転するのが望ましいメカの回転速度を、瞬時に変えるのは大変)。目標の場所に来たかどうかは、ディスクを読んでみないと確認できないけど、読むためには再生データが希望のデータ速度になってなくてはいけない。しかも、安定しないと、画像がぐちゃぐちゃになる(データが足りないとか余るとか)という問題があったりするわけです。
この問題は、巨大なFIFOを用意することで、FIFOの入りくちデータレートがおかしくても、出口のビデオ出力のレートが一定にできるなら問題ない。FIFOの量が、変動時間帯に対して、余裕があれば問題なしという話になります。

みなさんが、手軽につかうAV機器は、先人たちがどうやって、困難な問題を解決するか?さまざまなアプローチをした結果、より良いものに、なって行っています。 技術屋さんの努力に報いるために、機械にもお金を出してあげてください。技術立国日本の成長は、みなさんが技術屋さんの努力に対価を認めるかどうかだったりするんですよ。

もっとも、無駄に高性能高品質なものを作るので、高くなって、海外製品に価格的にかなわなくなったという悲しい現実もあるんです。

米国の特許年金制度

ちょっと旧聞。
昔いた会社で書いた米国特許ってどうなったんだろうと、調べたことがありました。自己紹介のあたりでちょっと引用。
本人いないのに、登録手続きしてたんやねぇと、ちょっとうれしく思うが、
FPAY
Fee payment
という名前の経緯が3件のってまして、これ何??なにかクレーム対応でもあって、余計な出費だったんだろうか????

この名称だと検索して意味わからなかったんだけど、ヒントをくれた人がいて、米国の特許の権利維持には、現在の特許年金納付というのを、ある期日に、3回分納するきまりらしいとのこと(一括納付とか、期日遅れは、多少の例外あるもののダメな面倒な制度らしい)。

一応払ってはみたものの、3回振込後時期的に、もう価値なしと権利継続処理しなくなったということではなかったらしい。 この特許の関連分野から手を引いたと聞いてたんで、切捨てられたかとちょっと悲しかったけど、そうではなかったらしい。

初ラズベリーって何時だろう?

ラズベリーパイって、電子工学愛好者の常識では、決しておやつではありません。まっとうな回答すると、ARMというCPUコアを中心に出来上がった名刺大の教育用マイコンボードの俗称です。学生時代に親しんだZ80も時代遅れだし、H8シリーズ使うの挫折したので、今触手を伸ばしているのが、このワンボードマイコンになります。ただこのコメントで取り扱うのはそんなまともなもんじゃなく、ラズベリーという単語を初めて聞いたのはいつという話で、ホームページに2018.03.29頃記載したものを、雑談なのでっちに移します。

こだわりの散財:DVD(1k弱円の投げ売り版:さすがにBD版はたかーい)購入。細かなことが気になる性分なので...ラズベリーという言葉を最初に聞いたのはいつか?サウンドオブミュージックの中だというかすかな記憶があるので、DVD購入し確認。

日本語吹き替え85年版、06年版ともに、ラズベリーと確かに言っているのは確かなんだが、つたないヒヤリングの英語版音声でも、英語字幕でも、残念ながらストロベリーと発音・表記している模様。 子供の頃吹き替え版見て不思議な言葉ラズベリーを聞いたという記憶は正しかったようだが(ブルーベリーの勘違い記憶かもという不安はあったが)、オリジナルでは違ったもよう。残念。 ただ最初に見たのはもっと前のTV版なので本当に出てきたのかどうか不明。 原語でストロベリーと言ってるんだとしたら吹き替えでラズベリーと言い換える必然性ないので(一般的な知名度のあるストロベリーを一般人には馴染みのないラズベリーに直す必然性無いよなぁ?)、なにかのトリック?購入したDVDではという限定の話もあったりして(アフレコしないだろうからやっぱりストロベリーだったんでしょうねぇ)。
そもそもの記憶は、子供が食べたいというような発言があったあいまいな記憶からスタート。web上検索してもよくわからなかった(好きなものという枕詞で検索すると、劇中のマイフェッバリッドシングスの歌詞だらけ)。 古いカーテン生地の手作り服で遊んでいるときというのは記憶違いで、家を去ったマリア先生の修道院へ子供たちが訪ねて行ったけど面会させてもらえず、すごすごと戻った自宅で、どこに行ってた?と問い詰める父親に対して、ベリー摘みに行ったといかにもという感じの言い訳したときでした。 何のベリー?と問い詰められてブルーベリーと答えるが時期違いを指摘されて、ここで、ラズベリーとかストロベリーと答えたという場面でした(赤いという印象から野イチゴみたいなもかなぁ?と疑問のまま終わっていた話題。自宅の植物図鑑とか学習百科事典では見つけられなかった:もっていた英和辞典ならあったかもしれないが、raspberryの”pb”のつづりはまったく頭に浮かばず、今でもこのつづり理解できん。昔から発音とつづりの関係まったく解らん(英語は未熟やなぁ。ローマ字表記は優秀やなぁと日本語上げしてみる)。日本人は英語なんてわからんでも生きて行けるんやでぇ。

刑事コロンボ 偽金貨を探せ!(リンク)

最初に見たのが、パズルの本だったので、パズルカテゴリにいれたけど、刑事コロンボの殺しの序曲で紹介された偽金貨を探せというネタは、ホームページでも紹介したが、エラー訂正の原理を説明していると思うので、電子カテゴリにもリンクをはる。
気が向いたら、ホームページの方も読んでね

0で割るという概念が存在しない(リンク)

パズルカテゴリで、0で割ることの怖さの話をしたけど、電子の世界で、インピーダンスには周波数0で割ることが存在するという話が追記されているので、電子カテゴリに、リンクを置く

太陽光発電の効率:パズルネタになるかな?

竜野市に行き帰りに国道ではつまらないので、佐用方面へ179号線(出雲街道?)を西行き。
ふと目に留まった不思議なオブジェ。四角い斜め方向に傾いた板がいっぱい並んでいるように見える。そばまで行くと太陽光パネルらしいのだが、一枚一枚モータのついたもの(?柱の根元になんだか装置付き)で、太陽の向きに合わせていつも垂直方向を向くように設計されている気がする。
つまり常に太陽に向かって直角になるように制御しているのかと。斜めはなぜ?運転しながら考えたんだが、太陽の通る軌跡にあわせて作った軌道上を滑るだけの1モータ制御で動かせば、常に直角がだせるはず(という気がする)。それで板が斜めになっている状態も何となく理解できる。単純に1モータでなく、軌跡の水平移動のもう一軸追加で、一日の日の出日の入りだけじゃなく、四季を通して、最適な太陽の軌跡追いかけられる気がする。

ここで考えんといかんのは、モータ駆動に必要な電力と、パネル一枚当たりの発電量は、常に最高になるんだろうけど、パネルの回転でぶつからないように隙間が大きく空くことの(お互いの影ができて他方のパネルの影になるとまずいしねぇ)、メリットとデメリットがペイするかどうか?やね。
効率の問題数学パズルとして面白そうだから、そのうち、考えてみよう。 結局べたに密接して並べたほうが効率よかったら笑うけど(お金をかけてペイするのかな?)

導通チェック

保護素子とテスターのお話に導通チェックの話追記。
うちのアナログテスターの抵抗測定時の印可電圧は、単三1本分の1.5Vだけど、デジタルテスターの抵抗測定時の印可電圧は0.4v前後、導通チェックモードの電圧は3V(内蔵電池は9V)、ところで、寒色系LED(白とか青とか)は、実は3Vではまだ飽和してない。 うちのテスタ買った20年ほど前なら出回ってる赤とか暖色系LEDなので2もあれば十分導通チェックできたけど、寒色系LEDはまだまだ電圧不足。ネット読んでいると最近のテスターの導通チェックモードは10V程度といっているのを見つけた。内蔵006Pベースなら9Vというのは解らんでもないが、まあ、導通チェックの常識かわりつつあるのかも。しかし5V常用とか3V常用を考えたICに対して、導通チェックの名目で、10V近い電圧かけてええもんか?という疑問は残る。確認するのに最新を買うのはもったいないなぁ(電流プローブとかRS232Cベースのロガー機能には不満あるけど)

チューニングフォーク440Hz

↓検討中に、ギターチューニングフォーク440Hzだから、5弦開放が440Hzだと勘違い。手持ち発信機330Hzや1kHzって具体的にギターのどの音あたりと考えていてふと気が付く。110Hzが正解で、1弦5フレッドが440Hzらしい。ギター関係の記事要修正。今の完成したら、旧ページの修正考えます

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ワイはこんな奴やで

愛称:
new3 :”しんさん”と呼んでネ
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職業:
体重が気になる田舎者の遊び人
趣味:
電子・自転車・落語・パズル
自己紹介:
かに座B型で、"B型自分の取扱説明書"によると,”変人といわれるとなぜかうれしい”らしい。
自称”ぽち”。ご主人様に尻尾を振って、責任ないまま、生きて行きたい。

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