高校物理基礎

オームの法則とは

この記事で学べる内容

電圧とは  

オームの法則とは

物理基礎を初めて学ぶ人でも,オームの法則というものをなんとなく知っている人は多いと思います。
オームの法則は物理基礎・物理を通してよく使う公式なので,絶対に理解しておきましょう。

オームの法則では,電圧V[V]・抵抗R[Ω]・電流I[A]の3つが登場します。抵抗と電流については既に説明を終えているので,まずは電圧とは何かについて説明をします。

今回は,電圧についてとオームの法則についてを,わかりやすく簡単に解説をしていきます。

電圧とは

電圧V[V]

電気を流そうとする圧力のようなもの

電圧とは,電気を流そうとする圧力のようなものです。記号はVoltageの頭文字であるV,単位は[V](ボルト)です。
電流や抵抗と違い,簡単に説明できるものではないため,「~~のようなもの」という曖昧な説明しかできません。教科書や参考書でも,電圧については曖昧な説明であると思います。

とりあえず,物理基礎レベルでは「電気を流そうとする圧力のようなもの」という理解で大丈夫です。

オームの法則とは

オームの法則

導体に加わる電圧V[V]と,導体を流れる電流I[A]は比例する

$$V=RI$$

このときの比例定数を抵抗R[Ω]という

オームの法則とは,導体にかかる電圧と,導体を流れる電流は比例するという法則のことです。
このときの比例定数はR[Ω]であり,式にすると

$$V=RI$$

となります。

電圧がV[V]で電流がI[A]です。慣れないうちは覚え間違えてしまいそうですが,問題を多く解き慣れていくしかありません。

例題

例題1

次の各問に答えなさい。
(1)10Ωの抵抗に15Vの電圧を加えた。流れる電流は何Aか。
(2)とある抵抗に3.0Vの電圧を加えると5.0Aの電流が流れた。この抵抗は何Ωか。
(3)50Ωの抵抗に2Aの電流を流した。この抵抗の両端に加わっている電圧は何Vか。

解答

\(V=RI\)を使って計算をしましょう。

(1)

$$V=RI\\
15=10×I\\
I=1.5$$

∴1.5A

(2)

$$V=RI\\
3=R×5\\
R=0.60$$

∴0.60Ω

(3)

$$V=RI\\
V=50×2\\
V=100$$

∴100V

例題2

とある抵抗A,Bに様々な電圧を加え,抵抗A,Bに流れる電流を測定したところ,下図のようなグラフとなった。A,Bのうち,抵抗値が大きいのはどちらか。オームの法則例題

解答

・グラフの目盛りを読み取り,オームの法則で計算して抵抗R[Ω]を求める
・傾きの大きさから判断する
どちらの方法で解いても良いです。

・グラフの目盛りを読み取り,オームの法則で計算して抵抗R[Ω]を求める
$$V=RI$$

Aについて

$$10=R_A×5\\
R_A=2$$

Bについて

$$10=R_B×2\\
R_B=5$$

∴B

・傾きの大きさから判断する

縦軸が電流I[A],横軸が電圧V[V]なので,

$$I=\frac{1}{R}×V$$

に変形する。
このグラフでは,Rが大きければ大きいほど傾き\(\frac{1}{R}\)が小さくなるため,傾きの小さいBの方が抵抗値は高くなる。

∴B

まとめ

電圧V[V],電流の強さI[A],抵抗R[Ω]の3つの関係をオームの法則といい,公式\(V=RI\)で表します。

電気の分野でよく使う内容なので,今後の内容を勉強しつつ,使い方も少しずつ慣れていきましょう。

 

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