物理のかぎしっぽ 記事ソース/電力が不足するとどうなるか? のバックアップ差分(No.1)

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 電力が不足するとどうなるか?
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 あまり自信がないのですが、
 電力が不足するとはどういうことなのか、
 簡単なモデルで書いてみます。
 間違っていたら、クロメルまでメールを頂けると嬉しいです。
 
 次のような回路を考えます。本当は交流電流ですが、
 インピーダンスは主に抵抗だと思われるので、
 直流電流で考えます。
 
 .. image :: chromel-deficientOfPower-01-t.png
 
 ここで、Vは発電所の電源電圧、rは(送電線含む)電源の内部抵抗、
 Rは家庭、ビル、工場などの電気製品の持つ合成抵抗です。
 
 さて、電気を大量に使うとどうなるのでしょうか?
 コンセントにつなぐ時は並列つなぎですから、
 意外かもしれませんが、たくさん使うとRは小さくなっていきます。
 
 例えば、抵抗Rの製品を三つつないでみましょう。
 すると、合成抵抗 $R_t$ は
 
 <tex>
 R_t = \dfrac{1}{\dfrac{1}{R}+\dfrac{1}{R}+\dfrac{1}{R}} = \dfrac{R}{3} \tag{##}
 </tex>
 
 ですね。小さくなっていくことが分かると思います。
 ここで、電流 $I$ を求めます。
 
 <tex>
 I=\dfrac{V}{R+r} \tag{##}
 </tex>
 
 となります。そして、抵抗Rの両端に掛かる電圧 $V_R$ は、
 
 <tex>
 V_R = RI = \dfrac{VR}{R+r} =V \left( 1- \dfrac{r}{R+r} \right) \tag{##}
 </tex>
 
 上式の最右辺の括弧内は、 $R \to 0$ でゼロに近づきますね?
 つまり、あまり電気を使いすぎると、
 抵抗Rに掛かる電圧 $V_R$ は下がっていくようです。
 
 以上、簡単なモデルでしたが、電圧を保てなくなることが確認できました。
 電気は大切にしたいものですね。それでは、今日はこの辺で。
 
 @@author:クロメル@@
 @@accept:2012-08-04@@
 @@category:電磁気学@@
 @@id:deficientOfPower@@
 
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