初めて見る人が理解できるオームの法則

この記事で書いていること

ここでは、電気回路の基本法則のオームの法則について、やさしく説明します。

オームの法則は

電圧、電流、抵抗の関係を示す法則です。

■ オームの法則

目次

オームの法則を初めて見る人が理解する方法

オームの法則は、電圧と電流、抵抗についての関係を示すものです。

覚えやすいように、次のようにまとめてみました。理解に役立つと嬉しいです。

■ 電圧を求めるとき

■ 電流を求めるとき

■ 抵抗を求めるとき

オームの法則に登場する3つの要素

 
電圧・電流・抵抗

オームの法則を説明する前に、3つの要素について説明します。

電圧\(\cdots V\) [V]

記号を \(V\)(ブイ)単位を [ V](ボルト)といいます。

電流\(\cdots I\) [A]

記号を \(I\)(アイ)単位を [A](アンペア)といいます。

抵抗\(\cdots R\) [Ω]

記号を \(R\)(アール)単位を [Ω](オーム)といいます。

電流は電圧に比例し、抵抗に反比例する

■ 電圧を求める

\(\LARGE V=RI\quad[\rm V]\cdots(1)\)

■ 電流を求める

\(\LARGE I=\cfrac{V}{R}\quad[\rm A]\cdots(2)\)

■ 抵抗を求める

\(\LARGE R=\cfrac{V}{I}\quad\rm[Ω]\cdots(3)\)

この中のひとつを覚えれば、他の式は変形すれば求められます。

オームの法則の意味

図のような回路の電圧・電流・抵抗の関係は \(V=RI\) になります。

電圧と電流は比例する

電圧を2倍にすると電流も2倍になる


電気の回路記号と回路図

■ オームの法則を使うための回路図の記号

電圧を求める場合

たとえば次のような、問題があるとします。

電池に 6[Ω] の抵抗を接続したとき、2[A] の電流が流れました。電池の電圧 (V) を求めよ。

このような問題は、電気の回路図にすると次のように表現されます。

電圧を求めるので

\(\LARGE V=RI\) [V] が使えます。

\(V=6×2=12\) [V] になります。

電流を求める場合

12[V] の電池に 6[Ω] の抵抗を接続した時、流れる電流 (A) を求めよ。

電流の式が使えます。

\(\LARGE I=\cfrac{V}{R}\) [A]

\(I=\cfrac{12}{6}=2\) [A] になります。

抵抗を求める場合

12[V] の電池に抵抗をつないだら、2[A] の電流が流れました。抵抗(Ω) を求めよ。

\(\LARGE R=\cfrac{V}{I}\) [Ω]

\(R=\cfrac{12}{2}=6\) [Ω] になります。

当たり前のことですが、電圧 \(12\) [V]、電流 \(2\) [A]、抵抗 \(6\) [Ω] の回路で、どれを計算しても同じになります。

求めるものを、左辺に持ってきて式を変形すれば、電圧、電流、抵抗を求めることができるわけです。

練習問題

問題1

ある抵抗体に 100V の電圧を加えたときに、25A の電流が流れた。

この抵抗体の抵抗値を求めよ。

また、この抵抗体に 2000V の電圧を加えたとき、流れる電流の値を求めよ。

<解答例>

オームの法則より

\(R=\cfrac{V}{I}=\cfrac{100}{25}=4\) [Ω] 

次に 2000V の電圧を加えたときに流れる電流は

\(I=\cfrac{2000}{4}=500\) [A] 

問題2

\(R_1=2\) [Ω] \(R_2=3\) [Ω] の抵抗を並列に接続した回路があります。

\(E=6\) [V] の電圧を加えたとき、回路を流れる電流、各抵抗を流れる電流、全消費電力と合成抵抗を求めよ。

<解答例>

問題を回路図にすると、次のようになります。

オームの法則により、\(E=RI\) ですから

\(I_1=\cfrac{E}{R_1}=\cfrac{6}{2}=3\) [A] 

\(I_2=\cfrac{E}{R_2}=\cfrac{6}{3}=2\) [A] 

回路を流れる全電流は

\(I=I_1+I_2=3+2=5\) [A] 

回路の全消費電力は

\(P=EI=6×5=30\) [W] または

\(P={I_1}^2R_1+{I_2}^2R_2\)\(=3^2×2+2^2×3=30\) [W] 

合成抵抗は

\(R_0=\cfrac{E}{I}=\cfrac{6}{5}=1.2\) [Ω] 

あるいは「和分の積」の公式より

\(R_0=\cfrac{R_1R_2}{R_1+R_2}=\cfrac{2×3}{2+3}\)\(=\cfrac{6}{5}=1.2\) [Ω] 

または

\(\cfrac{1}{R_0}=\cfrac{1}{R_1}+\cfrac{1}{R_2}\)\(=\cfrac{1}{2}+\cfrac{1}{3}=\cfrac{5}{6}\) から

\(R_0=\cfrac{6}{5}\) [Ω]

■関連記事■ 合成抵抗の求め方と計算例

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以上で「初めて見る人が理解できるオームの法則」の説明を終わります。

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