電気回路の教科書に紹介される定番の回路を下記の
https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html
回路シミュレータでシミュレーションしてみました。
まずはブリッジ回路です。
中央の枝路を流れる電流 $I$ は、$R5=0$ ( シミュレータの最小値は 1nΩ ) とすると、
$$I=\frac{R_2R_3-R_1R_4}{R_1R_2R_3+R_2R_3R_4+R_3R_4R_1+R_4R_1R_2}E$$
ブリッジの平衡条件である $I=0$ から
$$R_2R_3=R_1R_4$$
となります。平衡条件のもとでは $V_a=V_b$ でもあります。
回路図の抵抗シンボルにマウスポインタをおくと、マウスホイールで抵抗値の値を $E12$ 系列のステップで変えることができるので、平衡条件を満足させながら、あるいは平衡状態から外れたときの $I_0\sim I_5, V_a, V_b$ の値と電流の動きを観察してみてください。
( キルヒホッフの法則が成り立つようにシミュレータは作られているのでしょうが ) 注目するどの節点でもキルヒホッフの法則が成り立っていることを確認できます。
- $R_1\sim R_5, E$ の値は、抵抗や電源のシンボルをダブルクリックすると開く編集パネルで設定できます。
- シミュレーションを実行するには下記の回路ファイルをコピーして、シミュレータの File → Import From Text... で開くパネルに貼り付けてください。
$ 1 0.000005 10.20027730826997 50 5 50 5e-11
v 496 272 16 272 0 0 40 5 0 0 0.5
w 80 144 80 80 0
r 80 144 144 144 0 1000
r 80 16 144 16 0 1000
r 368 144 432 144 0 1000
r 368 16 432 16 0 1000
w 16 80 16 272 0
w 496 80 496 272 0
x 245 249 265 252 4 16 5V
x -2 85 8 88 4 16 A
x 502 85 512 88 4 16 B
370 144 16 224 16 1 0 0
370 144 144 224 144 1 0 0
370 256 16 256 64 1 0 2
370 288 16 368 16 1 0 0
370 288 144 368 144 1 0 0
w 80 80 80 16 0
w 432 80 432 16 0
w 432 144 432 80 0
w 432 80 496 80 0
370 16 80 80 80 1 0 0
x 103 41 123 44 4 16 R1
x 391 41 411 44 4 16 R2
x 101 169 121 172 4 16 R3
x 391 168 411 171 4 16 R4
x 36 59 52 62 4 16 I0
x 182 41 198 44 4 16 I1
x 326 38 342 41 4 16 I2
x 172 167 188 170 4 16 I3
x 325 168 341 171 4 16 I4
x 251 308 260 311 4 16 E
x 237 49 243 52 4 16 I
r 256 64 256 144 0 1000
x 222 111 242 114 4 16 R5
w 256 16 288 16 0
w 256 144 288 144 0
w 224 16 256 16 0
w 224 144 256 144 0
p 256 16 256 -48 3 0 0
p 256 144 256 208 3 0 0
g 256 208 240 208 0 0
g 256 -48 240 -48 0 0
g 496 272 496 288 0 0
x 271 -24 290 -21 4 16 Va
x 272 168 292 171 4 16 Vb