【電気を学ぶ】オームの法則~電気回路の計算の大原則~

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タイトル オームの法則

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1.オームの法則とは

中学の理科で習う、電磁気学の基本的な公式です。

電圧(V)、電流(I)、抵抗(R)の関係を以下の式で表します。

電圧[V]= 電流[I]× 抵抗[R]

また、変形すると以下のようにも表すことができます。

電流[I]= 電圧[V]÷ 抵抗[R]

抵抗[R]= 電圧[V]÷ 電流[I]

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2.電気回路を水の流れで例えてみる

定番ですが、ここでも水の流れを例に電気回路を説明してみます。

水の流れと電気の流れのイメージ
水の流れと電気の流れのイメージ

(1)電圧とは

電圧は記号が[V、単位がV(ボルト)です。

電圧は別の言い方で電位差といいます。

電位とは水の流れにたとえると、水位と似たイメージです。

図のように水は高いところから引くところに流れますが、電気も電位の高いところから電位の低いところに流れます

この電位の差を電位差といいます。

この電位差は電気を押し出す力とも言えるので、電圧ともいいます

家庭で使う電気の電圧は、大地の電位を0として、電位が0から100の差なので100Vとなります。

大地の電位や接地については別記事で説明する予定です。

(2)電流とは

電流は記号が[I]、単位がA(アンペア)です。

水の流れで例えると1秒間に流れる水の量にあたります。

電流は1秒間あたりどのくらいの数の電気の粒(電荷)が動いたか、ということになります。

図の水位が高くなれば、水の流れるスピードは速くなり、1秒間に流れる量は増えます。

電気も電位を高くすれば、電流も大きくなります。

オームの法則でも電圧と電流は比例関係にあります。

電流[I]= 電圧[V]÷ 抵抗[R]
※抵抗が一定で電圧が大きくなると、電流が大きくなる

(3)抵抗とは

抵抗は記号が[R]、単位がΩ(オーム)です。

抵抗はその名の通り、電気の流れを邪魔するものです。

水の流れの例えでは障害物を意味します。

この障害物が大きくなると、水の流れは妨げられて、1秒間に流れる水量は減ってしまいます。

電気でも抵抗が大きくなると、電流が小さくなります。

オームの法則で電流と抵抗は反比例の関係になっています。

電流[I]= 電圧[V]÷ 抵抗[R]
※電圧が一定で抵抗が大きくなると、電流は小さくなる

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3.例題

例題

以下の電気回路に流れる電流を求めよ。

オームの法則(問題)

解答:3[A]

解説:オームの法則より、6[V]÷2[Ω]=3[A]となります。