オームの法則とは何か3分で復習

法則
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オームの法則とは何か3分で復習

オームの法則とは

抵抗器に流れる電流の大きさは両端にかかる電圧の大きさに比例する

抵抗に電圧を2倍かけたら、抵抗に流れる電流も2倍になるということです。

とりあえず、「ふーん」みたいな感じの法則です。

以下で簡単に分かり易く説明しますので、参考までにどうぞ。

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オームの法則とは何か3分で復習

オームの法則とは何かを知るために、必要な用語がいくつか登場します。3分で復習して「オームの法則」に入っていきましょう!

オームの法則で使う言葉

①電圧とは

  1. 数字が大きいほど電圧が強い
  2. 数字が小さいほど電圧が弱い
  3. 電圧の単位はV(ボルト)と表記する

②電流とは

  1. 電流が強いとは、電気がたくさん流れている。
  2. 電流が小さいとは、電気がそんなに流れてない。
  3. 電流の単位はA(アンペア)と表記する。

③抵抗とは

  1. 電圧に逆らって働く抵抗のこと。
  2. 抵抗の単位はΩ(オーム)と表記する。
電圧(V)・電流(A)・抵抗(Ω)の関係

電圧(V)と電流(A)、抵抗(Ω)の関係を「水鉄砲」に置き換えて説明します。

中に貯まった水を外に出すためには、「押すところ」に力を加えなければいけません。この時、「押す力」が電圧(V)となります。

また、水が出てくる「量」が電流(A)です。貯まった水が外に出ないように逆らう力(出口の穴のサイズ)が抵抗(Ω)です。

  • 出口が広い=抵抗が小さい
  • 出口が狭い=抵抗が大きい

となります。

抵抗の大きさが同じで電圧が大きい場合は?

抵抗(Ω)の大きさ「穴のサイズ」が同じで、電圧(V)が大きい(強く押す)場合は、電流(A)の大きさ「水の量」はどうなるでしょうか?

  • 弱く押す「電圧が小さい」=水の量が少ない「電流が小さい」
  • 強く押す「電圧が大きい」=水の量が多い「電流が大きい」

つまり、

「抵抗(穴のサイズ)」が同じでも「電圧(押す力)」が強い場合は、「電流(水の量)」は大きくなる。

電圧の大きさが同じで抵抗が大きい場合は?

電圧(V)の大きさ(押す力)が同じで抵抗(Ω)が小さい(穴が狭い)場合は、電流(A)の大きさ(水の量)はどうなるでしょうか?

押す力(電圧)が同じで、

  • 穴が狭い「抵抗が大きい」=水の量が少ない「電流が小さい」
  • 穴が広い「抵抗が小さい」=水の量が多い「電流が大きい」

つまり、

「電圧(押す力)が同じ」でも、抵抗(穴のサイズ)が小さい場合は、電流(水の量)は小さくなります。

抵抗の大きさが違うが電流の大きさを同じにしたい場合は?

抵抗(穴のサイズ)が違うけれど、電流(水の量)の大きさを同じにしたい場合はどうすれば良いでしょうか?応用で考えてみます。

抵抗小さい(穴が狭い)方は、

強く押す「電圧(水の勢い)が大きい」=水の量(勢力)が多い「電流が大きい」

抵抗が大きい(穴が広い)方は、

弱く押す「電圧(水の勢い)が小さい」=水の量(勢力)が少ない「電流が大きい」

つまり、

「抵抗(穴のサイズ)が違う」けれど、「電流(水の量)を同じ」にしたい場合は、抵抗が大きい方は、電圧を大きくします。抵抗が小さい方は、電圧を小さくします。

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電気回路図

電気の話題について話しをするとき、電気回路(電気回路図)を書き起こして説明すると、簡単で分かり易いです。

電気回路を書くときに、スイッチ(オン/オフ)、電池、電球などを、わざわざ「絵」にしていたら手間と時間がかかります。

そのため、電気回路図を書くときは電気用図記号というものを使って書き起こします。また、JIS(日本産業規格)で以下のように電気用図記号を書くことを規格されています。読み方は「ジズ」です。

〇の中に✕が書いてあるのが「電球」を、〇の中にAが「電流計」を、2本の縦線が「電池」を意味しています。全ての電気回路図を覚えるのは大変ですが、一度覚えてしまえば書きやすいうえに時間がかかりません。

オームの法則の公式

オームの法則を公式で表すと以下になります。

E(V)=I(A)×R(Ω)(電圧=電流×抵抗)

この式の「=」は左側と右側は等しい。という意味を表す記号です。

「電圧(V)」は「電流(I)に抵抗(R)をかけたもの」に等しい(=)

ということです。

以下のようにも置き換えられます。

  • R(Ω)=E(V)/I(A)
  • I(A)=E(V)/R(Ω)

問題によって使い分けて下さい。

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オームの法則の単位
  1. 「V」はボルトを表す電圧の単位です。
  2. 「Ω」はオメガを表す抵抗の単位です。抵抗は物質によってさまざまです。ゴムやガラスなどの不導体は電気抵抗が極めて大きいので、電気を通しません。
  3. 「A」はアンペアを表す電流の単位です。
練習問題

以下のように電池を並べると電球の光の具合はどうなるでしょうか?因みに、参考の図は電気回路図ではありません。

※電球を抵抗(1Ω)、各電池(1V)を電圧、回路に流れる電気を電流とします。

練習問題①【直列つなぎ】

(問題の解答)

①「直列つなぎ」の場合、

乾電池を2個、3個と増やして直列につないでいくと、電圧(V)が比例して大きくなります。そのため、電流(A)も2倍、3倍と大きくなり、電球は明るくなります。

  • 電圧(乾電池):2個(2V)
  • 電流(回路全体):2倍(2A)
  • 電力(豆電球):4倍(4w)

この豆電球の抵抗は1Ωで変わらないので、

電流は2V/1Ω=2A、電流2V・2A=4W(電力(W)=電圧×電流)

ということです。

練習問題②【並列つなぎ】

(問題の解答)

②「並列つなぎ」の場合、

乾電池をいくら並列につないでも電圧は変わりません。2個、3個と並列につなぐと1つの乾電池から流れる電流(A)は1/2、1/3倍となります。

  • 電圧(乾電池):同じ(1V)
  • 電流(回路全体):同じ(1A)
  • 電力(豆電球):同じ(1w)

電圧が変わらないので豆電球に流れる電流も1Aです。なので、乾電池1つが負担する電流の量は半分の0.5Aになります。

つまるところ、

豆電球を明るくしたいなら直列つなぎにして、乾電池を長持ちさせたいなら「並列つなぎ」にすれば良いということです。

オームの法則の何が凄いの?

この法則を使って「物体ごとに電流の流れやすさが違うこと」が発見できたということでしょうか。物体の抵抗値はそれぞれ違います。

そういえば、10万ボルトを浴びる彼の抵抗値は一体いくらなんでしょうか。一度は考えたことありますよね?

オームの法則とは

オームの法則とは、電流は電圧に比例するという法則です。1826年、ゲオルグ・ジーモン・オーム氏が発見したものです。電気工学で最も重要な関係式の1つです。

78対22の法則はコチラ

オームの法則まとめ

オームの法則とは何か3分で復習

オームの法則とは

  • 抵抗器に流れる電流の大きさは両端にかかる電圧の大きさに比例する
  • 1826年、ゲオルグ・ジーモン・オーム氏が発見したもの。
  • 電気工学で最も重要な関係式の1つ。

以上でまとめとなります。

それでは最後までご覧くださりありがとうございました。

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