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2019.04.25
理論

開放と短絡とは?

電験三種の勉強をしていると、「開放」や「短絡」という言葉がよく出てきます。
当たり前のように使用されていますが、電気の勉強を始めてする方はよくわからないですよね。
ここでは開放と短絡はどういうことなのか説明します。
違いも含めてしっかり覚えておきましょう。

 

開放とは

開放とは、回路を切ってしまうことを言います。
例えば、下図のような回路で、「\displaystyle R_2を開放する」というのは、\displaystyle R_2を取って回路を切ってしまうことを表します。
\displaystyle R_2を開放すると、閉回路がないため、電流は流れません。
このことから、開放すると電流の流れにくさであるインピーダンスが無限大になるという表現をすることもあります。
また、開放した後のa-b間の電圧\displaystyle V_{ab}は電源の\displaystyle Eと同じです。

 

短絡とは

短絡はショートとも呼ばれ、2点間を抵抗が小さい導体(電線など)で接続することを言います。
例えば、下図のような回路で、「\displaystyle R_2を短絡する」というのは、a-b間を電線で接続してしまうということです。

短絡した回路において、下図のように、\displaystyle R_1を流れる電流を\displaystyle I_1とします。
この\displaystyle I_1は、点aで2つに分流しようとしますが、片方は電流の流れを妨げる\displaystyle R_2があるのに対し、片方の電線には電流の流れを妨げるものがありません。

よって、\displaystyle R_1を流れてきた電流\displaystyle I_1は、すべて短絡線のほうへ流れていきます。
すると、抵抗\displaystyle R_2はあってもなくても電流の流れに影響しませんので、外してしまっても同じです。

ここで改めて短絡前と短絡後を比較してみると、\displaystyle R_2が接続されていたのを外して電線だけにしてしまった状態になっています。
ですので、「\displaystyle R_2を短絡する」とは、「\displaystyle R_2の部分を電線に置き換える」と考えても良いでしょう。
また、短絡前に流れていた電流を\displaystyle Iとすると、

\displaystyle I = \frac{E}{R_1 + R_2}

短絡後に流れる電流\displaystyle I_1は、

\displaystyle I_1 = \frac{E}{R_1}

よって、短絡後のほうが流れる電流が大きくなります。

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