💡 ヒント:ダイオードを含む直流回路(負荷線法)

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

ダイオードは「一方通行の電気の弁」です。順方向には電流が流れ、逆方向にはほとんど流れません。しかも順方向でも電圧と電流の関係は直線ではなく、曲線になっています(指数関数的)。だからオームの法則 \(V = IR\) が使えません。

このような非線形素子を含む回路では、「回路の式」と「素子の特性曲線」の両方を同じグラフに描き、交点=動作点を読み取る「負荷線法(グラフ法)」を使います。

✏️ 求めるもの

(1) スイッチ S を (A) 側(順方向)に入れたときの電流 \(I_1\)
(2) スイッチ S を (B) 側(逆方向)に入れたときの電流 \(I_2\)

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 順方向(A):回路の式 \(RI + V_D = E\) から負荷線 \(I = (E - V_D)/R\) を導く
  2. 負荷線を描く:ダイオード特性グラフに直線を重ねる(\(V_D = 0\) と \(I = 0\) の 2 点を結ぶ)
  3. 交点を読む:2 本の曲線・直線の交点が動作点。そこの \(V_D\) と \(I\) がこの回路の解
  4. 逆方向(B):ダイオードに逆電圧 → 電流はほぼ 0 → \(I_2 \fallingdotseq 0\)
注意

ダイオードのような非線形素子はオームの法則(\(V = IR\) で \(R\) が一定)を使えません。必ず負荷線法(グラフ上で交点を読む)を使います。逆方向では「ダイオードは断線と同じ」と思っていればよく、回路に電流は流れません。