アンプ

アクティブデバイスの実用的なメリット

アクティブデバイスの実際的な利点は、増幅です。 能力。問題のデバイスが電圧制御であろうと電流制御であろうと、制御信号に必要な電力量は、通常、制御電流で利用可能な電力量よりはるかに少ないです。言い換えれば、アクティブなデバイスは、電気が電気を制御できるようにするだけではありません。 小さい 大を制御するための電気の量 電気の量。

制御間のこの格差のため および制御 電力、アクティブデバイスは、少量の電力の適用（制御）によって大量の電力（制御）を制御するために使用される場合があります。この動作は増幅として知られています 。

機械のエネルギー保存の法則

エネルギーは生成も破壊もできないというのが物理学の基本的なルールです。正式に述べると、この規則はエネルギー保存の法則として知られており、これまでに例外は発見されていません。この法則が真実であり、圧倒的な量の実験データがそれを示唆している場合、少量のエネルギーを取り、それを魔法のように大量のエネルギーに変換できるデバイスを構築することは不可能です。電気および電子回路を含むすべての機械には、100パーセントの効率の上限があります。せいぜい、下の図のように、停電は電源投入と同じです。

機械の出力は、上限として100％の効率を得るために、入力に近づくことはできますが、超えることはありません。

通常、機械はこの制限を満たせず、周囲の空間に放射される熱の形で入力エネルギーの一部を失い、したがって出力エネルギーストリームの一部を失います。 （下の図）

現実的な機械は、ほとんどの場合、入力エネルギーの一部を熱として出力エネルギーストリームに変換する際に失います。

永久機関

多くの人々が、成功せずに、取り込むよりも多くの電力を出力する機械を設計および構築しようとしました。そのような永久運動だけではありません。 機械は、エネルギー保存の法則が結局のところ法則ではなかったことを証明しますが、循環ループでそれ自体に電力を供給し、「自由」のために過剰な電力を生成できるため、世界がこれまでに見たことのないような技術革命の到来を告げるでしょう。 （下の図）

架空の「永久機関」がそれ自体に力を与えますか？

多くの努力と「自由エネルギー」または過度の統一の多くの不謹慎な主張にもかかわらず 機械ではなく、独自のエネルギー出力で電力を供給し、予備のエネルギーを生成するという単純なテストに合格したことはありません。

アンプ

ただし、アンプと呼ばれるクラスのマシンは存在します。 、小電力信号を取り込み、はるかに大きな電力の信号を出力することができます。エネルギー保存の法則に違反せずに増幅器がどのように存在できるかを理解するための鍵は、アクティブなデバイスの動作にあります。

アクティブなデバイスには制御する機能があるため 少量の電力で大量の電力が供給される場合、それらは、外部電源によって供給される大量の電力からの入力信号電力の形態を複製するように回路内に配置することができる。その結果、小さな電気信号（通常はAC電圧波形）の電力を、より大きな大きさの同じ形状の波形に魔法のように拡大するように見えるデバイスができます。

追加の電力は外部ソース（通常はDCバッテリーまたは同等のもの）から供給されるため、エネルギー保存の法則に違反することはありません。増幅器はエネルギーを生成も破壊もせず、下の図に示すように、エネルギーを目的の波形に再形成するだけです。

アンプは小さな入力信号を大きな出力にスケーリングできますが、そのエネルギー源は外部電源です。

言い換えると、アクティブデバイスの電流制御動作を使用して成形します。 外部電源から入力信号と同じ波形へのDC電力。形状は似ていますが、電力の大きさが異なる（大きい）出力信号を生成します。トランジスタまたは増幅器内の別のアクティブデバイスは、より大きなコピーを形成するだけです。 バッテリーまたは他の電源から供給される「生の」DC電力からの入力信号波形の分析。

アンプの制限

すべてのマシンと同様に、アンプの効率は最大100パーセントに制限されています。通常、電子増幅器はそれよりもはるかに効率が低く、排熱の形でかなりの量のエネルギーを放散します。アンプの効率は常に100％以下であるため、「永久運動」デバイスとして機能させることはできません。

外部電源の要件は、電気および非電気を問わず、すべてのタイプのアンプに共通です。非電気増幅システムの一般的な例は、自動車のパワーステアリングで、ステアリングホイールを回して車の前輪を動かす際にドライバーの腕の力を増幅します。増幅に必要な動力源はエンジンから供給されます。ドライバーの「入力信号」を制御するアクティブデバイスは、エンジンに取り付けられたポンプからホイールの動きを補助する油圧ピストンに流体動力をシャトルする油圧バルブです。エンジンが停止すると、増幅システムはドライバーの腕の力を増幅できなくなり、車の方向転換が非常に困難になります。

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• エレメンタリーアンプ理論ワークシート