Ⅹ.医用工学

電荷・電界・電位差(電圧)電荷(量)Q　単位：C(クーロン)　電荷素量e　e　＝　1.602×10-19［C］　2個の静電荷に働くクーロン力　（63.51）　クーロン力F　　　$$F＝\frac{1}{4πε_{0}}×\frac{g_{1}×g_{2}}{r^{2}}＝9×{10}^{9}×\frac{g_{1}×g_{2}}{r^{2}}$$ 　r：距離　g：電荷　ε0：真空の誘電率電界(1つの電荷が力を及ぼす空間)　電界の強さE　　E　＝　「電気力線の数」÷「表面線［m2］」・点電荷から距離r［m］での電界の強さE　（70pm75、67am74、61.51）$$E＝\frac{g}{4π・r^{2}・ε}　［N/C＝V/m］$$・電気力線　（70am75.pm75、67am74)　電荷から放射性に発生し、電界を形成する仮想的な線　数はQ/ε本出る　正電荷から垂直に出て負電荷で終わる　（単独の場合は無限点）　電界の方向を示す（接線方向）　電気力線の密度は電界の強さを示す　交わったり、枝分かれせず、滑らかな線である・等電位面(線)　電気力線と直交する電位　（70pm75、67am74...

抵抗・コンデンサ・コイル抵抗R　（72am75、65.56、64.52、63.53、62.55）　単位：Ω(オーム)＝1/S(ジーメンス)　電流の流れにくさを表す　電流の流れやすさはコンダクタンスという　抵抗R＝ρ×長さl［m］÷断面積S［m2］　　　　ρ：抵抗率（比抵抗）［Ω・m］*倍率器(73pm77)コンデンサ・静電誘導　　導体外部からの電界により電荷が導体表面に移動する現象・静電容量（74pm77、71am75、70pm75、69pm75、68pm76、67am74、61.51）　単位：F（ファラド）　二つの導体（コンデンサ）に電圧Vを印加すると+q、-qの電界が誘起される　静電容量C　＝　q/V［F＝A・s/V＝C/V］　蓄積されるエネルギーW　＝　CV2×1/2・平行平板コンデンサの静電容量C［F］　（72am77）　C［F］＝ε×S［m2］÷d［m］　ε：誘電率・交流回路では電圧Vの位相は、電流Iに対して90°遅れる　Vc　＝　1/wc　×　I0　×　sin(wt-π/2)コイルL・電磁誘導　コイル内の磁束の変化によって起電力が誘導される現象・レンツの法則　（68am75...

交流電力（74am75、73pm75、68pm76、67pm77、66.53、65.53、61.55）　一周期にわたる瞬時電力pの平均値を交流電力という・交流電力P　　P＝VIcosθ［W］　VI：皮相電力　cosθ：力率・無効電力P　　P＝VIsinθ［W］・実効値＝最大値（瞬時値）/√2・平均値＝2/π×最大値（瞬時値）・消費電力P（電力の瞬時値の時間平均）　P＝V×I×cosθ　V：実効値　I：実効値　　cosθ：位相差変圧器の原理　（72am5、70am77、69am77）　a＝　V2/V1　　＝　N2/N1　　　＝　I1/I2　一次等価抵抗R1＝r1+r2/a2　二次等価抵抗R2＝r2+a2×r2　定格容量P＝V2×I2＝V1×I1変圧器の損失（73pm76、72pm76）・損失W　W＝鉄損+銅損　　鉄損＝銅損：変圧器の最大効率1,無負荷損(鉄損)：鉄心に生じる損失　1-1,ヒステリシス損　1-2,うず電流損2,負荷損(銅損)：負荷電流による巻線の抵抗損　銅損＝R×I2,負荷,負荷率の二乗に比例　2-1,一次銅損　2-2,二次銅損鉄心　（66.55、60.51）・磁気を帯びて...

固体素子(半導体)固体の帯理論・真性半導体　（69pm78）　伝導電子の密度nと正孔の密度pが等しい半導体　フェルミ準位はバンドギャップの中央に位置する・n形半導体　（69pm78、66.56、60.56）　真性半導体に不純物を入れ、自由電子を生じさせ、伝導電子密度n＞正孔密度pとする　キャリア：電子　不純物(ドナー)：Siの場合Sb、P、As　(いずれも15族元素)・p形半導体　（71pm77、60.56）　真性半導体に不純物を入れ、正孔を生じさせ、正孔密度p＞伝導電子密度nとする　キャリア：正孔　不純物(アクセプタ)：Siの場合B、Al、Ga、In　(いずれも13族元素)・フェルミ準位　（66.56、60.56）　電子の存在確率が1/2のエネルギーのところ　真性半導体：バンドギャップ(価電子帯のすぐ上の禁止帯)の中央　n形半導体：中央から伝導帯に近づいた位置　p形半導体：中央から価電子帯に近づいた位置・抵抗率　（69pm78）　絶縁体の抵抗率は1014［Ωm］　シリコンの抵抗率は約105［Ωm］　　　　導体（銅）の抵抗率は10-4［Ωm］　・熱電効果　（69pm78、68am77、...

増幅器　　電圧増幅度AV＝V2/V1　電流増幅度AI＝I2/I1　電力増幅度Ap＝V2I2/V1I1　　　　　　　　＝P2/P1増幅度(利得、ゲイン)（74pm75、62.54、61.54）　電力増幅度Gp＝10log10P2/P1［dB］　電圧or電流増幅度Gp＝20log10V2/V1［dB］　　　　　　　　　　　＝20log10A2/A1［dB］・オフセット電圧：入力端子を短絡して0Vとした場合に、出力される電圧・デシベルの計算　AdB+BdB=(A+B)dB帰還回路（負帰還回路）　Av＝V2/Vi　V2＝Av×Vi 　　　=Av(V1+βV2)　帰還後の電圧利得Avf　Avf＝V2/V1　　　=Av/(1-βAv)・安定性　Avが変化しても、回路の利得はβによってほぼ決定されるので、極めて安定している演算増幅器（オペレーションアンプ）・反転増幅器　(70pm77、64.57)　点Pの電圧Vp＝0　点Pの電流Ip＝（V1－Vp）/　R1　V0＝－R2/R1×V1・非反転増幅器　（75pm78、72pm77、66.57）　点Pの電圧Vp＝V1　点Pの電流Ip＝（Vp－0）/R1　V...

抵抗、コンデンサ、コイル（73pm77,72am75.77pm75,70am76,66.54）問1　1種類のキャリアのみを有する半導体の導電率が102S・m-1、移動速度が0.36m2・V-1・s-1であるとき、キャリア濃度［m-3］はいくつか　ただし、キャリアの電荷を1.6×10-19Cとする答えキャリア濃度＝102÷（0.36×1.6×10-19）　　　　　　　　＝1.7×1021［m-3］解説　抵抗ではなく半導体だが、例としてよかったので掲載　問題だけだと何を言っているのかわからない学生が多く、難問になりそうだが、実はそうでもない、という問題　今回の問題のように、各数字と答えの単位が書いてあり、他に定数を覚えている必要がない場合、出てきている数字の単位（今回であれば3つ）を組み合わせて、答えの単位に合わせるだけで良いので公式等を知らなくても簡単に解けてしまう　今回の場合はSがオームの逆数なのを知っていれば　導電率：S・m-1→Ω-1・m-1→A・V-1・m-1　移動速度：m2・V-1・s-1　電荷：C→A・s　なので、導電率を移動速度と電荷で割ればよいとわかる問2　平行板コンデン...