オームの法則

単純な懐中電灯からスマートフォンの充電器に至るまで、あなたが組み立てるあらゆる回路は、3つの量を結びつける同じ三つの量に基づいている。電池がどれだけ強く押し出すか(電圧)、その結果としてどれだけの電荷が流れるか(電流)、そして経路上の部品がその流れにどれだけ強く抵抗するか(抵抗)である。オーム性の部品については、オームの法則、V = IR は、これらを単純な算数だけで回路の振る舞いを予測できるほど単純な比例関係で結びつけており、直列・並列回路網から実際の電子機器に使われる交流回路に至るまで、その後に続くより高度な回路解析技術すべての基礎となっている。

V = IR の意味

オームの法則は、抵抗にかかる電圧が、その抵抗を流れる電流と抵抗値の積に等しいことを示します。抵抗が一定なら、電圧を上げると電流も比例して増えます。

直列回路

直列回路では通り道が 1 つしかないため、同じ電流がすべての抵抗を流れます。電源電圧は各部品に分かれてかかり、それぞれの電圧降下を足すと全体の電圧になります。

回路において、電圧は電気の「押し」であり、電流はそれによって生じる電荷の流れである。オームの法則は、抵抗を流れる電流が両端の電圧に比例することを示し、抵抗はその流れをどれだけ強く妨げるかを表す。

公式

V = I · R

V — 電圧 (V): 素子の両端にかかる電気の押し
I — 電流 (A): 素子を流れる電荷の流れ
R — 抵抗 (Ω): 素子が電流を妨げる強さ

例題

9 V の電池を 3 Ω の抵抗につなぐ。どれだけの電流が流れますか？

V = 9 V
R = 3 Ω

I = V / R
I = 9 V / 3 Ω

I = 3 A

自分でチェック

同じ 9 V の電池を、もっと大きな 9 Ω の抵抗につなぐ。電流はどうなりますか？

3 A
正解: 1 A
81 A

正解！ I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A—抵抗が3倍になると電流は3分の1になります。

どこで見られるか

懐中電灯は、電池が消耗するにつれてだんだん暗くなっていきます。電圧が下がるほど電気の押しも弱まり、電球を流れる電流が減って、光も一段と暗くなるのです。リビングの照明の調光つまみは、同じ法則がダイヤルの形をとったもの。回すと回路の抵抗が大きくなり、電流が、そして明るさも、それに応じて下がっていきます。

よくある誤解

よくある間違いは、V・I・R を3つの独立した設定値のように扱うことです。実際はそうではありません。電圧は電池が決め、抵抗は素子が決め、電流はその結果として I = V / R で決まります。同じ 9 V の電池につなぐ 3 Ω の抵抗を 9 Ω に替えると、電流は 3 A からちょうど 1 A に落ちます。抵抗が3倍になれば、電流は3分の1です。もう1つの誤りは、電流はループを1周するうちにだんだん弱くなると考えてしまうこと。電流は、回路全体によって決まるたった1つの値なのです。

つながり

これは回路モジュール全体が話す語彙そのものです — 電圧は押し、電流は流れ、抵抗は妨げ — そして、後に学ぶどの規則も最終的にはここに帰着します。次に扱うキルヒホッフの法則は、この1つの抵抗の関係を分岐点とループに拡張します。こうして、分岐のある回路をただ眺めて楽しむだけでなく、実際に解けるようになるのです。