等価回路
回転体を摩擦抵抗や粘性のある流体中を角速度 ω {\displaystyle \omega } で動かすために必要な回転力(トルク) τ {\displaystyle \tau } は、回転機械抵抗成分を R θ {\displaystyle R_{\theta }} とすれば、
τ = R θ ω {\displaystyle \tau =R_{\theta }\omega }
で表される(図.23 (a-1)(a-2))。
電気回路では、電流を i {\displaystyle i} 、電圧を v {\displaystyle v} 、抵抗を R {\displaystyle R} とすれば、
v = R i {\displaystyle v=Ri}
で表される(図.23 (b-1)(b-2))。
これらの式の対応から、回転機械抵抗 R θ {\displaystyle R_{\theta }} と抵抗 R {\displaystyle R} 、トルク τ {\displaystyle \tau } と電圧 v {\displaystyle v} 、角速度 ω {\displaystyle \omega } と電流 i {\displaystyle i} がそれぞれ対応していると考えることができ、図.23 (a-1)の状態を図.23 (c)に示す電気回路に変換することが可能になる。
であり、ドレイン端子に流れる信号電流には、
i d = g m v g s + v d s r d {\displaystyle i_{d}=g_{m}v_{gs}+{\frac {v_{ds}}{r_{d}}}}
の基本式が成り立つ。
また、ゲート電圧 V G S {\displaystyle V_{GS}} に対するドレイン電圧 V D S {\displaystyle V_{DS}} の変化を増幅率 μ {\displaystyle \mu } と呼び下式で定義する。
μ = − ∂ V D S ∂ V G S {\displaystyle \mu =-{\frac {\partial V_{DS}}{\partial V_{GS}}}}
これら相互コンダクタンス g m {\displaystyle g_{m}} 、ドレイン抵抗 r d {\displaystyle r_{d}} 、増幅率 μ {\displaystyle \mu } は FET の3定数といい、以下の関係が成立する。
μ = g m r d {\displaystyle \mu =g_{m}r_{d}}
図.14 はそれぞれソース接地回路 (a)、ドレイン接地回路 (b)、ゲート接地回路 (c) において電圧源を用いた等価回路である。
媒質が流動する通路中に、動きを妨げるように繊維を詰めたり隙間を設けたりすると粘性のために媒質の動きは妨げられる。
媒質を体積速度 U {\displaystyle U} で運動させるために必要な圧力を δ p {\displaystyle \delta p} とすると、下式が成り立つ。
δ p = R A U {\displaystyle \delta p=R_{A}U}
ここで、 R A {\displaystyle R_{A}} を音響抵抗とよぶ(図.26 (a-1)(a-2))。 電気回路では、電流を i {\displaystyle i} 、電圧を v {\displaystyle v} 、抵抗を R {\displaystyle R} とすれば、
v = R i {\displaystyle v=Ri}
で表される(図.26 (b-1)(b-2))。
これらの式の対応から、音響抵抗 R A {\displaystyle R_{A}} と抵抗 R {\displaystyle R} 、圧力 δ p {\displaystyle \delta p} と電圧 v {\displaystyle v} 、体積速度 U {\displaystyle U} と電流 i {\displaystyle i} がそれぞれ対応していると考えることができ、図.26 (a-1)の状態を図.26 (c)に示す電気回路に変換することが可能になる。
理想的なコンデンサは静電容量 C {\displaystyle C} のみを持つ(図.7 (a))。
しかし、実素子としては、端子部が有する抵抗 R s {\displaystyle R_{s}} (ESR/等価直列抵抗)やインダクタンス L s {\displaystyle L_{s}} (ESL/等価直列インダクタンス)があるとみなせる(図.7 (b))。またさらに端子間の絶縁抵抗 R p {\displaystyle R_{p}} や静電容量 C p {\displaystyle C_{p}} を考慮することがある(図.7 (c))。このため高周波領域では素子自体が共振点を持ったり、コンデンサとしての役割を失いインダクタンス成分が主となる場合がある。
例えば、図.7 (b)の等価回路では、 ω = 2 π f = 1 L s C {\displaystyle \omega =2\pi f={\frac {1}{\sqrt {L_{s}C}}}} となる並列共振周波数 f {\displaystyle f} 付近で最もインピーダンスが小さくなるが、より高い周波数領域では L s {\displaystyle L_{s}} による特性が支配的になるためインピーダンスは大きくなる。
ダイオードは p 型半導体と n 型半導体を接合した2端子の部品であり、それぞれアノード(A)端子、カソード(K)端子と呼ぶ。カソードに対してアノード端子が高電位になると電流が流れ、逆の電圧になると電流が流れないという整流作用を持つ。理想的な特性では、順方向電圧の場合は導通状態になり、逆方向電圧の場合は電流が遮断される(理想ダイオード)。
しかし、実際の素子ではこの電圧と電流の関係は非線形であり、さらに pn 接合の拡散電位のために順方向電圧は所定の電圧以上でなければ電流が流れ始めない(シリコンで約0.5 - 0.7V、ゲルマニウムで約0.2 - 0.4V)。
これらを考慮した折れ線近似等価回路(図.9 (b))では、理想ダイオード D {\displaystyle D} 、動作抵抗 R d {\displaystyle R_{d}} 、拡散電位電圧 V T {\displaystyle V_{T}} を直列接続した構成となる。これは、拡散電位を超えた電圧が印加されると、動作抵抗 Rにより電流が1次関数的に決まることを表している。
高周波動作を考慮する場合(図.9 (c))、理想ダイオードに並列に pn 接合の空乏層が持つ接合容量 C d {\displaystyle C_{d}} 、ダイオードの広がり抵抗 R s {\displaystyle R_{s}} 、素子に寄生する直列インダクタンス L s {\displaystyle L_{s}} が直列に接続された構成になる。
なお、いずれの等価回路においても、逆方向電圧印加時の逆方向電流は考慮されない。
電気抵抗、インダクタンス、静電容量などの受動素子(インピーダンス素子)を直列、あるいは、並列に接続した回路の場合、オームの法則、キルヒホッフの法則により、素子の接続構成を簡略化することが可能である。 (以下、インピーダンス素子を Z {\displaystyle Z} 、電源電圧を E ( = E 0 sin  ω t ) {\displaystyle E(=E_{0}\sin \omega t)} 、電流を I {\displaystyle I} 、素子間電圧を V {\displaystyle V} とする)