ブリッジ回路

ブリッジ回路

ブリッジ回路・・・上図のように途中で橋をかけたような回路をブリッジ回路といいます。

ブリッジ回路では以下のような特徴があります。

point!
{R}_{1}{R}_{4}{=}{R}_{2}{R}_{3}のとき、橋の部分(Rの部分)に流れる電流が0になる。(ブリッジの平衡条件)

このとき、どうしてブリッジの部分に流れる電流が0Aになるのかを考えましょう。

例えば、以下のような回路があったとしましょう。

勿論、このとき 5×6=15×2 が成立するのでブリッジの部分には電流は流れません。

まず、ブリッジの6Ωの抵抗の上部分と下部分の電位を考えてみます。

電位というのはその位置における電圧のエネルギーのことです。

この回路では電源の+極が80Vで、-極が0Vで例えば、10Vの電圧がかかっている場所を通過すると電位が70Vになる。みたいな感じで-極に向かえば向かうほど0Vに近づくという感じです。

 

まずブリッジの上側の電位を考えます。

上の5Ωと15Ωの二つの抵抗に合わせて80Vの電圧がかかっているので、分圧の関係より、5Ωの抵抗には20V、15Ωの抵抗には60Vの電圧がかかっています。

よってブリッジの上側の電位は60Vとなります。

 

次にブリッジの下側の電位を考えます。

下の2Ωと6Ωの二つの抵抗に合わせて80Vの電圧がかかっているので、分圧の関係より、2Ωの抵抗には20V、6Ωの抵抗には60Vの電圧がかかっています。

よってブリッジの下側の電位は60Vとなります。

これらを図に表すと以下のような図になります。

point!
この電位を2点選び、その間の抵抗には2点の電位の差(電位差)の電圧がくわわることになります。 

例えば、5Ωの抵抗は80Vの電位と60Vの電位差である20Vの電圧がかかるという感じです。

ブリッジの6Ωの抵抗は60Vの電位と60Vの電位差である0Vの電圧がかかることになります。

電圧が0Vかかるということは電流が流れないということになります。

 

ブリッジの平行条件が満たされない場合

では、ブリッジの平衡条件が満たされない回路だとどうなるかも考えてみましょう。

上の回路は 5×18≠15×2 なので6Ωの抵抗には電流が流れます。この電流を求めてみます。

まずは、電位を考えてみましょう。

先ほどと同じように分圧の計算をすることで、以下の図のような電位になります。

このとき、ブリッジの6Ωの抵抗には12Vの電圧がかかることが分かります。

よって12V÷6Ω=2Aがブリッジに流れる電流となります。

※ちなみに電流の向きは電位の高いところから低いところに向かう向きです。

 

このように、ブリッジの平衡条件が満たされない場合の回路もあるので、そういった場合はこのように電位の考え方で考えると分かりやすいです。

 

ループ電流法などの解き方もありますが、方程式を解くのが大変なのでこちらの方法をオススメしています。

 

理論, 直流

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