オームの法則ってなに?わかりやすく解説

今回は「オームの法則」の解説をしていきます。

「オームの法則」は中学生の時に学習したと思いますが、大学受験でも大切な公式なので、しっかり押さえていきましょう。

オームの法則とは?

オームの法則とは

電流は、次の2つの要因で決まります。

  1. 電流Iは、電位Vに比例する
  2. 電流Iは、抵抗値Rに反比例する

この性質を式で表すと、抵抗値Rの抵抗に流れる電流I、抵抗での電圧降下Vとすると、

    \begin{eqnarray*}V=R\times I\end{eqnarray*}

と表せます。

この法則をオームの法則と言います。

そして、オームの法則から次のことが分かります。

  1. 抵抗が一定のまま、電圧を大きくすると、電流値が大きくなる
  2. 同じ電圧のとき、抵抗値の大きい抵抗を使うほど、電流値が大きくなる

つまり、電圧が大きければ勢いよく電流は流れ、抵抗値が大きいと電流値は小さくなる、というイメージです。

オームの法則に使われてる文字

オームの法則に使われている文字を解説していきます。

電流I \ [A]

電流とは、1秒当たりに断面を通過する正の電気の量で、単位はアンペア(A)になります。また、[A]=[C/s]であり、1秒間に何クーロンの電気が流れるかという事です。

電位V \ [V]

電位とは、電流の流しやすさになります。

電位が大きければ大きいほど、大きな電流が流れます。

これは、電位が大きいと、大きな電場が流れ、それによって電流が大きくなるという事です。

電位は、「高さ」と言うイメージがいいでしょう。

電位に関しては、こちらの記事で詳しく解説しています。
電位と電場について

抵抗R \ [\Omega]

抵抗は、電流の流れにくさです。

電気回路に抵抗をつけなければ電流値が無限大になるので、抵抗器をつけることで、それを防ぐ役割があります。

電気回路のイメージ

この3つの文字を理解したところで、次は電気回路のイメージを出来るようにしましょう。

今回は、電源に抵抗をつけた回路のイメージを解説していきます。

電気回路は水流に例えて考えてみると非常に理解がしやすいです。

次のようにイメージしてください。

  • 電源・・・ポンプ
  • 電流・・・水量
  • 抵抗・・・水車

まず、ポンプ(電源)で水を押し上げます。そして、それによれによって水に勢いがつきます(電流)が、それは水車(抵抗)によって流れにくくなります。さらに、水の高さ(電位)は水車の部分でしか変わっていません。

そうすると、回路の特徴である、

  • 導体内では、電位が等しい
  • 閉回路を1周すると電圧降下はゼロになる

が理解できますね。

(*閉回路とは、分かりやすく言うと、回路1周が指で辿れたら閉回路です。)

 

ポイント

オームの法則

    \begin{eqnarray*}V=R\times I\end{eqnarray*}

電気回路では、導線では電位が等しく、抵抗の部分で電位が降下する。その抵抗での電圧降下は、抵抗に流れる電流と抵抗値の積V=RIで与えられる。

オームの法則を用いた回路の問題の考え方

オームの法則を用いた回路の問題は以下の手順で解きましょう。

  1. 未知数を仮定する
  2. 分岐点ではつじつまを合わせる
  3. 閉回路では1周の電圧降下の和が0になる

オームの法則の問題

問題

次の電気回路で、電流Iが流れており、抵抗値R2Rの抵抗AちとBが並列さえている部分に流れる。この時に、抵抗AとBに流れる電流を求めよ。

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問題の解答

まずは未知数を設定しましょう。

  1. 未知数の設定
    抵抗AとBに流れる電流をI_{A}I_{B}と設定します。
  2. 分岐点でつじつまを合わせる

        \begin{eqnarray*}I=I_{A}+I_{B}\end{eqnarray*}

  3. 閉回路1周の電圧降下は0になる
    反時計回りを正の向きとします。

        \begin{eqnarray*}0=R\times I_{A}-2R\times I_{B}\end{eqnarray*}

よって、

    \begin{eqnarray*}I_{A}&=&\frac{2}{3}I\\\\I_{B}&=&\frac{1}{3}I\end{eqnarray*}

になります。

まとめ

まとめ
  • 電流は電位に比例する
  • 電流は抵抗に反比例する

オームの法則

    \begin{eqnarray*}V=R\times I\end{eqnarray*}

 

電気回路

  • 電流・・・1秒あたりに流れる電気量
  • 電源・・・電流を流すポンプ
  • 抵抗・・・電流の流れにくさ

導線では電位は等しくなり、抵抗で電圧降下が起こり、閉回路1周の電圧降下の和は0になる。

オームの法則は簡単な内容ですが、非常に重要なので、必ずできるようにして下さい。

また、電気回路のイメージは、入試でかなり役に立つので、必ずできるようにしましょう。


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