理系を志す中学生に伝えたい直流kQ理論

摘要

電池と抵抗2本からなる直流回路を例題にして入出力ポート間の電力伝達の効率を定義する。効率が回路定数のみならず負荷抵抗にも依存することを示す。負荷抵抗を調整して得られる最大効率の公式を紙と鉛筆で導きだす。その結果は複雑である。そこでkQという概念を導入する。これにより公式がエレガントに生まれ変わる。kQと最大効率の関係を視覚的に理解できる平面図形を示す。これを数値的に検算確認できる早見表も示す。