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中学・理科第一分野「電圧と電流の関係と抵抗」の学び方

今回は、中学で習う「電圧と電流の関係と抵抗」について学びます。

ここで習う範囲は高校に入っても使いますのでしっかり覚えましょう!

オームの法則

ここでは、オームの法則の公式を覚え、例題を提示し、解き方を考えます。

オームの法則の公式

V=IR

で求めることができます。

  • V=電圧[V]
  • I=電流[A]
  • R=抵抗[Ω]

つまり、[V=IR]はこのような覚え方でも構いません。

電圧=電流×抵抗

では、実際に例題を解いてみましょう。

例題

とある導線に10Vの電圧が流れています。電流は0.5Aとした場合の抵抗を求めなさい。

考え方は、「問題を整理すること」です。

つまり、「10Vの線に0.5Aの電流が流れており、抵抗を求めたい。」ということですので、このような式になります。

10[V]=0.5[A]×R

R=10÷0.5=20

答え)20Ω

となります。意外と簡単ですよね!

電気抵抗

ここでは、「電気抵抗」とはなにかを学びます。

電気抵抗とは、簡単にいえば「物体の電気の流れにくさ」です。

たとえば、10Ωの導線と100Ωの導線があるとします。そしたら10Ωの導線に比べ100Ωの導線のほうが流れにくいということを意味しています。

また、図中では抵抗を「R」と表記します。これも合わせて覚えておいてください。

回路のつなぎ方

ここでは、「並列つなぎと直列つなぎ」についてどのようなものをなんというかを学び、抵抗はどのように変化するかを考えます。

直列つなぎと抵抗

まず、直列つなぎとは図のようなつなぎ方のことを言います。

このように、抵抗が横につながっている状態を「直列」と言います。このとき、抵抗は、R1+R2の合計値になります。

並列つなぎと抵抗

まず、並列つなぎとは図のようなつなぎ方のことを言います。

このように、抵抗が縦につながっている状態を「並列」と言います。このとき、抵抗は、オームの法則とつかい求めることができます。

オームの法則が使えない場合があるのですが、そこは高校で学習します。

抵抗は何によって決まるか

ここでは、「抵抗とは何によって決まるのか」について覚えます。抵抗は、「物体の電気の流れにくさ」ということはもう覚えていますよね。抵抗は、パイプだと考えてください。

パイプが大きいと、水がよく通りますよね。このとき「抵抗は少ない」状態です。反対にパイプが小さいと、水があまり通りません。このときは「抵抗が多い」状態です。

つまり、このようなことが言えます。

直径が大きいほど流れやすい

また、大きければ何でもいいというわけではありません。長すぎてしまえば、その分、水は流れを失ったので遠くまで行きません。

なので、このようなことがいえます。

長ければ長いほど、流れにくい

ということです。

電気抵抗は、材質によっても大きく左右されます。

たとえば、導線などの金属は、電流が流れやすいので抵抗は小さいです。反対に、ゴムなどの絶縁体は電気を通さないので抵抗は大きいです。

おわりに

回路って、一度覚えてしまえば相当楽なのでぜひ覚えてください!結構楽しいですよ!

(image by amanaimages)
(image by 筆者)

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