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オームの法則、電圧、電流、抵抗の関係

オームの法則、電圧、電流、抵抗の関係

電気回路はオームの法則でできています。

オームの法則と電源の電圧と抵抗の電圧についてみていきましょう。

 

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オームの法則

電源と抵抗を接続した電気回路で抵抗Rが一定のとき、電圧Eを高くすると電流Iも大きくなります。

また、電圧Eが一定のとき、抵抗Rを大きくすると電流Iは小さくなります。

つまり、電気回路に流れる電流Iは電圧Eに比例し、抵抗Rに反比例します。

この法則を「オームの法則」といいます。

 

ドイツの物理学者ジョージ・シモン・オームが1826年に発見しました。

オームの法則は電気回路の基本的な法則です。

電気回路では電流はI、電圧はEもしくはV、抵抗はRと表されます。

オームの法則は、電気回路の2点間の電位差が、その2点間に流れる電流に比例することを主張する。

電流が I で電位差が V であるとき

V =RI

となる。

比例係数 R は導体の材質、形状、温度などによって定まり、電気抵抗(electric resistance)あるいは単に抵抗(resistance)と呼ばれる。

この関係の逆を考えると、流れる電流が電位差に比例する、と表現することができる。

これを数式で表せば

I =GV

となる。

 

このときの比例係数 G = R?1 は電気伝導度(conductance)、あるいはコンダクタンスと呼ばれる。

電流の単位にアンペア(記号: A)を、電位差の単位にボルト(記号: V)を用いたときの電気抵抗の単位はオーム(記号: Ω)が用いられる。
また、コンダクタンスの単位はジーメンス(記号: S)が用いられる。

 

 

電源の電圧と抵抗の電圧

回路に電流を流す電源の電圧を起電力Eといいます。

起電力によって回路に流れた電流が抵抗に流れたとき、抵抗には、電流I×抵抗Rの電圧がかかっています。

この抵抗に生じる電圧Vを電圧降下といいます。

電源に抵抗を1つつないだ簡単な回路では、電源の電圧と抵抗にかかる電圧は等しくなります。

実は、回路の導線も抵抗は小さくなりますが、とても小さな値なので。導線の抵抗は0と考えます。

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ジョージ・シモン・オーム

ドイツの物理学者。電流の抵抗についてのオームの法則の発見者。エルランゲンに生まれ、錠前師の父から教育を受け、1805年エルランゲン大学に入るが、学資が続かず学業を中断してスイスで数学教師となった。1811年大学に戻り、学位を取得して同大学の私講師となった。1813年からバイエルン州の実業学校で数学を教え、1817年ケルンの高等学校の物理学教師となり、ここでフランスの数理物理学を独学で修めるとともに、実験装置をそろえ、1820年以後、電磁気の実験研究に取り組んだ。1825年、電流(ガルバーニ電気)の強さが導線の長さによって減少する関数を求めた論文を発表、この論文は、実験のデータから数学的法則を帰納的に導出する典型的なものであった。1826年には二つの論文を発表し、電流についての包括的な法則を与え、「オームの法則」(電流=電位差/抵抗)を導出した。同年休暇を得てベルリンに行き、大学に職を求めたが得られず、士官学校で数学を教えながら研究を続けた。1827年に主著『Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet』(ガルバーニ電流の数学的研究)を発表し、それまでの実験と考察をフーリエの熱伝導論とのアナロジーで演繹(えんえき)的数学理論として提示した。すなわち、電流は電位差に比例し、導線からの損失は電圧・時間・長さに比例し、接触物体は一定の電圧差をもつ、という基本法則が導出されている。
こうした彼の研究は、フェヒナーら少数の科学者を除いては受け入れられなかったが、その理由は、関数関係を導出する実験や演繹的な数学理論が当時のドイツの学者に理解されなかったためである。1833年、彼はニュルンベルク工科学校の物理学教授となり、1839年には校長となった。ここで音響学の研究を行い、1843年に音が倍音と基音とに分析できることを明らかにした。なお1841年にイギリスの王立協会からコプリー・メダルを授与され、同会員に選ばれた。こうして業績が広く認められ、ベルリン、バイエルンの科学アカデミーの会員に選ばれ、1849年にはようやくミュンヘン大学の物理学教授となった。生涯独身であった。

 

まとめ

 

抵抗のつなぎ方と直列回路と並列回路の電流と電圧についてみてきました。

人類が抱えているエネルギー問題、

現在の暮らしを見つめなおして、

未来の暮らしを考えてみましょう。

それでは、最後まで読んでくださって

どうもありがとうございました!^^

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してくださると幸いです◎




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