抵抗と抵抗率を区別しましょう
抵抗（R）は、特定の導体または部品の値を表し、単位はΩです。 抵抗率（ρ）は、特定の温度における物質が持つ特性を示し、単位はΩ・mです。 同じ物質であっても、部品の長さや直径を変えることで、抵抗値は異なります。
均一なケーブルの場合、抵抗は R = ρL/A で表されます。これは長さ L に比例し、断面積 A に反比例します。ケーブルの断面積が円の場合、断面積は πr² であり、半径を2倍にすると、同じ抵抗値の場合、抵抗値は 1/4 になります。直径と断面積の倍数を混同しないことが重要です。
抵抗が大きいと電流はどうなるでしょうか？
温度やその他の物理条件が一定の場合、抵抗値が等しいオームの抵抗において、抵抗値は I = V/R で表されます。電圧を一定に保ったまま抵抗値を2倍にした場合、電流は半分になります。逆に、電流を一定に保った場合、抵抗値が増加するにつれて、より大きな電圧が必要となります。
抵抗の電力は、P = VI = I²R = V²/R で表されます。電流を一定に保つと、大きな抵抗では電力が増加しますが、電圧を一定に保つと、大きな抵抗では電力は減少します。大きな抵抗が常に多くの熱を生み出すということを、条件を明示せずに言うことはできません。
温度と材質はなぜ重要なのでしょうか？
金属の抵抗は、一般的に温度が上昇すると増加します。半導体や特殊な材料は、異なる温度依存性を示すため、すべての材料に対して同じ傾向を適用することはできません。抵抗率の表を、測定時の温度と合わせて参照してください。
オームの法則の実験では、温度変化によって抵抗値が変化しない理想的な抵抗を使用します。実際の部品、例えば発光する電球のように、温度が上昇すると、抵抗値は電圧と電流の関係を単純な比例グラフで表すことができません。また、接続線や測定機器における抵抗も、実際の回路における誤差に寄与します。
重要な関係式と記号
R = ρL/A · I = V/R · P = I²R = V²/R（オームの法則に従う抵抗）
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| R | 電気抵抗 | Ω |
| ρ | 抵抗率 | Ω·m |
| L | 導線の長さ | m |
| A | 導線の断面積 | m² |
例で確かめる
同じ材料でできた導体の、断面積の長さと半径をそれぞれ2倍にした場合、何が起こりますか？
長さが2倍、断面積が4倍なので、抵抗は元の2/4 = ½倍です。元が10 Ωなら5 Ωとなり、同じ電圧を加えると電流は2倍になります。
よくある誤解
- 同じ抵抗率であることは、異なる大きさのワイヤが同じ抵抗を持つことを意味しません。
- 電圧が変化する際、V/Iは常に一定とはなりません。オーム値と温度が存在するかどうかを確認する必要があります。