電気回路ーよく分かる抵抗、電流、電圧、電力の関係

電熱器を例にして、抵抗、電流、電圧、電力の関係を考えてみましょう。

簡単に考えると電熱器の回路図は、次の図のようになります。

電熱器にある抵抗(ニクロム線)に電気を流すことで、熱を発生させます。

抵抗、電流、電圧、電力の関係

電熱器が加熱されるのは、ニクロム線などの抵抗に電流が流れることで 電流の三大作用 の一つである 電流の発熱作用 により熱が発生するからです。

次の図のような、抵抗が 10 [Ω] (オーム) の電熱器を 100 [V] (ボルト) の電源に接続すると、回路には 10 [A] (アンペア) の電流が流れます。

このときの消費電力は 1000 [W] (ワット) になります。

■ 記号の説明

抵抗は記号に \(R\)、単位に [Ω] (オーム)
電流は記号に \(I\)、単位に [A] (アンペア)
電圧は記号に \(E\)、単位に [V] (ボルト)
電力は記号に \(P\)、単位に [W] (ワット)を使います。

オームの法則

抵抗 \(R\) 、電流 \(I\) 、電圧 \(E\) の間には、電気回路の基礎になる オームの法則 があります。

\(I\quad\)\(=\cfrac{E}{R}\cdots\)オームの法則

抵抗は記号に \(R\)、単位に [Ω] (オーム)
電流は記号に \(I\)、単位に [A] (アンペア)
電圧は記号に \(E\)、単位に [V] (ボルト)を使います。

★ 電熱器の図でそれぞれの関係を見てみると、次のようになります。

回路に流れる電流の大きさは、電圧と抵抗の大きさがわかれば求めることができます。

\(I=\cfrac{E}{R}=\cfrac{100}{10}=10\) [A] 

回路の抵抗の大きさは、電圧と電流の大きさがわかれば求めることができます。

\(R=\cfrac{E}{I}=\cfrac{100}{10}=10\) [Ω] 

回路の電圧の大きさは、電流と抵抗の大きさがわかれば求めることができます。

\(E=R×I=10×10=100\) [V] 

電力を求める公式

電力 \(P\) を求める公式は、次のようになります。

\(P=EI\) [W] 

電力の大きさは、電圧と電流の大きさがわかれば求めることができます。

\(P=E×I=100×10=1000\) [W] 

電力の大きさは、抵抗と電流の大きさがわかれば求めることができます。

\(P=EI=RI×I=R×I^2=10×100=1000\) [W]

電力の大きさは、電圧と抵抗の大きさがわかれば求めることができます。

\(P=EI=E×\cfrac{E}{R}=\cfrac{E^2}{R}=\cfrac{10000}{10}=1000\) [W]

電気製品の電力

電気製品には消費電力が表示されています。

電気製品の消費電力がわかると、その電気製品に流れるおおよその電流を知ることができます。

家庭用のコンセントに来ている電気の電圧は \(100\) [V] です。たとえばテレビの消費電力が \(100\) [W] であるならば

電力の公式から

\(P=E×I\)より

\(I=\cfrac{P}{E}=\cfrac{100}{100}=1\) [A] 

のように求めることができます。

電力については、直流と交流では求め方が異なる場合があります。

ここでは電力を単純に電圧と電流の積として説明しています。

以上で「電気回路ーよく分かる抵抗、電流、電圧、電力の関係」の説明を終わります。