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コンダクタンス

2009 - 06/30 [Tue] - 17:45

 『オームの法則』は中学生くらいの理科で習ったような気がしますが,現在のカリキュラムではどうなっているのでしょうか?この法則は電気回路を学習するときにもっとも基礎となるもので,シンプルにして,それでいて大変奥の深い法則です。オームの法則は通常,以下のように表現されます。

    

 ここで I は『電流』,R は『抵抗』,V は『電圧』を表しています。複雑な電気回路であっても,この法則に当てはめることで,電流や電圧の計算が可能になります。上式をみればわかるように,この法則の本質は,

    『電流は電圧に比例する』

ということです。仮に「1/R」の部分を「G」という比例定数に置き換えると,

    

のように見慣れた1次式の形になっていて,I は V と比例関係にあることがよくわかります。それではここで,各文字の意味をもう一度考えてみましょう。

 まずは I ですが,これは『電流』でした。電流は「電子の流れ」であり,単位は『A(アンペア)』です。1[A]は「ある断面に1秒間に1[C](クーロン)の電荷が流れること」と定義されています。ここで『クーロン』とは電荷(電子が持っている負の電気)の単位を意味しており,電子1個は1.60×10-19[C]の電荷を持っています。したがって「電流が大きい」とは「1秒間にある断面を通過する電子の数が多い」ということを意味していることになります。

 次に V ですが,これは『電圧』でした。単位は『V(ボルト)』です。電圧の概念は非常に難しい(と僕は思う)のですが,比喩的に表現するならば「電流を流し出すための圧力」ということになるのでしょうか。例えば水道などから水を流すためには『水力』を高める必要があります。水圧を高める方法はいろいろありますが,水位を高めることでも水圧は高まります。電圧もこれと同じで,電流を流すためには『電圧』を高める必要があります。電圧は『電位』を高めることで高くなります。つまり,電位を基準部分(0[V]のところ)よりも高くすることで電圧が高くなるということです。このときの電位の違いを『電位差』といい,電位差が大きくなるほど電圧が高くなり,より多くの電流が流れることになります。

 最後にRですが,これは『抵抗』でした。抵抗とはその名の通り,「電流の流れにくさ」を表しており,『Ω(オーム)』という単位で表されます。

 それではオームの法則に登場した『1/R』は何を表しているのでしょうか?Rが抵抗で,電流の流れにくさを表しているのなら,その逆数は「電流の流れやすさ」を表しているのではないかと推察できます。この『流れやすさ』のことを『コンダクタンス』といい,『S(ジーメンス)』という単位で表現されます。つまり,先ほど登場したGという比例定数は,コンダクタンスという電流の流れやすさを示す指標として使える概念だったのですね。

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Arduino Duemilanove

2009 - 06/11 [Thu] - 15:51

 ようやく,注文していた商品が届きました。通販というものは,商品を選んでいたり,商品が届くのを待っている間が一番楽しいですね。

 今回注文したのは『Arduino Duemilanove』という商品です。ご存じでしょうか?何でも知る人ぞ知る,といいますか,『ある筋』ではとても有名なものらしいのですが,少なくとも僕はその存在すら知りませんでした。まず,なんて発音すればよいのか,そこからわかりませんよね,フツー・・・イタリア語らしいのですが,ネイティブの発音を聞いてもよくわかりませんでした。無理矢理,カタカナ表記にすると『アルドゥイーノ ドゥエミラノーベ』となるようです。

 で,どういうものかというと,外観は下の写真のような感じです。

Arduino1

 むき出しの基盤が写っているだけで,これだけでは何に使えるのかわからないかもしれません・・・実はこれ,オープンソースのハードウェアなのです!これを聞いて僕はとても衝撃を受けました。オープンソースのソフトウェアとかならもちろん知っています。知っているどころか,日々活用しています。例えば,統計解析ソフトの『R』とかですね。

 しかし,こちらはオープンソースのハードウェア。このようなものが世の中に存在していることに感動しました。これ単体では何の役にも立たないのですが,これをいろいろとカスタマイズすることでさまざまな周辺機器が製作できるようです。

 そのためには,ブレッドボードやあるいはプリント基板なんかに目的となる機能を実装したハードウェアを自作し,それとこのArduinoをつなげます。次に,左に見える銀色の箱,これが下の写真のようにUSBの接続インターフェイスとなっているので,これを使ってパソコンにつなげます。

Arduino2

 そして,制作したハードウェアの振る舞いをプログラミングしてArduinoに書き込み,完成させるというわけです。これを本格的にやるには回路設計なんかからやり始めないといけないので,かなりの時間を必要とします。まだ何を作るかすら決めていないので,いつになるかわかりませんが,途中経過なんかも含めて,そのうち報告するつもりです。

 ちなみに,Arduino Duemilanoveは日本では,スイッチサイエンスストロベリー・リナックスなどから購入できます。


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プロフィール

管理者

 専門は心理統計学で構造方程式モデリングを中心に探索的分析法の研究をしています。

 ・著書:5冊
 ・翻訳:2冊
 ・査読論文:4本
 ・紀要論文:2本
 ・報告書等:2本
 ・国際発表:5回
 ・国内発表:12回

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