こんにちは、カイトです
大学生で電気回路を本格的に学ぶ際に序盤に出てくるのが、電源（電流源・電圧源）のインピーダンスです。
この、電源のインピーダンス、概念も含めていまいちイメージがつかみにくいですよね？
この記事では、電流源と電圧源のインピーダンスについて、考えていきます。
この記事でわかること。
・電流源と電圧源の理解が深まる。
・電源のインピーダンスを考えるというのが、どういうことなのかがわかる！
電源のインピーダンスを考えるってどういうこと？？
そもそも、電源のインピーダンスを考えるってどういうことでしょうか？？
インピーダンスと言ったら、抵抗やコイル、コンデンサといった素子をイメージしますよね？？
なぜ、電源のインピーダンスに僕たちは馴染みがないのでしょうか？？
それは普段僕たちが負荷側のインピーダンスを考えることが多いからです。
考えてみれば当たり前なことですよね？
基本的に回路において、電源は入力に、負荷は出力になります。
ある入力に対して、どういう出力が起こるかをみたいわけですから、負荷側に注目することが多いのは納得です。
しかし、必ずしもいつも電源が入力側にあるとは限りませんし、電源側に負荷があることだってあります。
電源が入力側以外にある例…電子回路における、トランジスタの等価回路。
電源側に負荷を考慮する例…内部抵抗を考慮した、電源。/テブナンの回路等における応用。
こういった場合は、電源を含んだ回路の全体のインピーダンスをみることだってあるわけです。
上のトランジスタの等価回路な場合、インピーダンスを求める際に、電流源は考慮しなければいけませんよね。
何が言いたいのかと言えば、電源を含んだ部分のインピーダンスをみることもあるのだということです。
電源を含んだインピーダンスは見慣れませんが、決して不自然なことではありません！
ここからは、さっそく電圧源と電流源のインピーダンスについてみていきましょう。
電圧源のインピーダンス
インピーダンスの定義は何でしょうか？？
インピーダンス
インピーダンスとは、交流回路における電気抵抗を表します。
つまりある電圧に対して、どれだけ流れる電流を妨げるのかという値になります。
この原則は、素子を考える際も、電源を考える際も同じです。
それでは、電圧源のインピーダンスはどうなるのでしょうか？
電圧源のVI特性をみながら一緒に考えましょう！
電圧源
どんな電流を流しても、一定電圧Vを生じさせる
上で示した電圧源の定義をIV特性で表すと、下の図のように、傾き0の直線になります。
傾きゼロ、要するに電圧源では電気抵抗を生じないので、短絡として考えることができるわけです。
直感的に考えてみても、電圧源はどんな電流でも妨げられることなく流れるので、無抵抗すなわち短絡して導線として考えることができるのは妥当だとわかると思います。
補足しておきますが、あくまでインピーダンスを考える際は短絡としてみなせるだけです。
もちろん実際には、電圧源は存在しています。
電流源のインピーダンス
続いて電流源のインピーダンスもみていきましょう。
要領は電圧源のときと同じです。
電流源
どんな電流を流しても、一定電圧Vを生じさせる
というものでした。
上で示した電流源の定義をIV特性で表すと、下の図のように、傾き∞の、y軸に平行な直線になります。
傾きが∞ということは、負荷が無限に大きいということ。
つまりその区間に電流を流すことは不可能ということですよね？
つまり、導線を開放にする必要があります。
繰り返しになりますが、電流源には電流は流れています。
ただ電流源を含んだ系のインピーダンスを考える際に、電流源をの両端は断線して、開放と考えなければならないということです。
まとめ。
ということで、ここまで電圧源と電流源のインピーダンスを考えてきました。
まとめ
・電源のインピーダンスはトランジスタの等価回路、テブナンの定理等で使うことがある。
・電圧源のインピーダンスは０である。（短絡する）
・電流源のインピーダンスは∞である。（開放する）
ここの理解は、電気回路の諸原理（テブナン・ノートンの定理、重ね合わせの定理、など。）を考えていくうえでも、基本になってきます。
ぜひ、マスターしておきましょう！