テブナン等価回路とは？
テブナンの定理によれば、電圧源・電流源・抵抗からなる任意の線形2端子回路網は、1つの電圧源（\(V_{th}\)）と1つの抵抗（\(R_{th}\)）を直列につないだ形に置き換えられます。これにより、特定の2端子で何が起こるかだけに注目したいとき——たとえば負荷を変化させながら接続するような場面——回路解析が一気にシンプルになります。この計算ツールでは、実験室で簡単に測れる2つの測定値、すなわち開放電圧と短絡電流から等価回路を導き出します。
計算ツールの使い方
開放電圧（\(V_{oc}\)）——端子に何も接続していない状態で測った電圧——と、短絡電流（\(I_{sc}\)）——端子どうしを短絡させたときに流れる電流——を入力してください。ツールはテブナン電圧（\(V_{oc}\)に等しい値）と、テブナン抵抗（\(V_{oc}\)を\(I_{sc}\)で割った値）を返します。
計算式の解説
テブナン電圧は、そのまま開放端子電圧と等しくなります。すなわち $$V_{th} = V_{oc}$$ です。これは、内部抵抗に電流が流れず、電圧降下が生じないためです。一方、テブナン抵抗は端子を短絡させることで求められ、 $$R_{th} = \frac{V_{oc}}{I_{sc}}$$ となります。短絡時には電源電圧のすべてが\(R_{th}\)にかかり、それが短絡電流を流すためにこの式が成り立ちます。
計算例
たとえば、開放電圧 \(V_{oc} = 12\ \text{V}\) を測定し、端子を短絡したところ \(I_{sc} = 3\ \text{A}\) だったとします。このとき $$V_{th} = 12\ \text{V}, \qquad R_{th} = \frac{12}{3} = 4\ \Omega$$ となります。元の回路網は、12 V の電源に 4 Ω の抵抗を直列につないだものとまったく同じ振る舞いをするのです。
よくある質問
なぜ電圧を短絡電流で割るのですか？ 端子を短絡すると外部負荷が取り除かれるため、電流を制限するのは\(R_{th}\)自身だけになります。オームの法則を適用すれば \(R_{th} = \frac{V_{oc}}{I_{sc}}\) が得られます。
Rthはノートン抵抗と同じですか？ はい、同じです。テブナン等価とノートン等価は内部抵抗を共有しており、\(I_{sc}\)はそのままノートン電流源の値になります。
Iscがゼロの場合はどうなりますか？ 短絡電流がゼロということは抵抗が無限大であることを意味するため、有限の\(R_{th}\)を計算できません。ゼロ除算を避けるため、このツールは0を返します。
