電圧とは、エネルギーの差であり、電流とは電気の電荷の流れです。
電圧とは、単位電荷あたりの電気エネルギーの差であり、1 V は 1 J/C を表します。電流とは、単位時間あたりの、ある断面積を通過する電荷の量であり、1 A は 1 C/s を表します。電圧はエネルギーの伝達の状態を示し、電流は実際の電荷の移動の量を示します。
理想的な抵抗において、V = IRという式から、I = V/Rと変形できます。電圧を2倍にした場合、抵抗が同じであれば、電流も2倍になります。抵抗を2倍にした場合、電圧が同じであれば、電流は半分になります。それぞれの比較において、保持する変数を特定することが重要です。
グラフの傾きを読み取る際には、まず軸を確認してください。
水平軸が電圧 V を、垂直軸が電流 I を表す場合、グラフは I = (1/R)V であり、したがって傾きは 1/R である。抵抗が増加するにつれて、グラフは水平になる。 水平軸が電流を、垂直軸が電圧を表す場合、グラフは V = RI であり、したがって傾きは R である。抵抗が増加するにつれて、グラフは急になる。
グラフが線形であるかどうかを確認するには、単一の点でのV/Iの計算ではなく、複数の電圧で測定することが重要です。また、一定のオフセットや測定誤差がある場合、グラフが原点を通るかどうか、および比例からの逸脱の程度を確認する必要があります。
測定回路と成立条件
アミリメータは測定対象の抵抗と並列に接続され、電圧計は抵抗の両端に並列に接続されます。理想的なアミリメータ抵抗はほぼ0Ωに近く、電圧計の抵抗は非常に大きく、回路への影響を最小限に抑えます。実験では、回路を完成させ、スイッチを閉じて、値を記録します。
オームの法則は、すべての電子部品に普遍的な線形法則ではありません。温度によって明るさが変化する電球、およびオームの法則に従わない抵抗器は、電圧と電流の間に単純な比例関係を示しません。実験で測定される抵抗値は、温度変化や電源および測定器の内部抵抗を除外しています。
重要な関係式と記号
V = IR · I = V/R · P = VI
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| V | 抵抗両端の電圧 | V |
| I | 抵抗を流れる電流 | A |
| R | 抵抗値 | Ω |
| P | 電力 | W |
例で確かめる
6 V を 10 Ω の抵抗に加えた場合、現在の値と電力消費量はそれぞれいくつですか？
I = 6/10 = 0.6 Aであり、P = 6 × 0.6 = 3.6 W である。抵抗を 20 Ω に変更した場合、同じ 6 V における電流は 0.3 A となる。さらに、電圧を x 軸とするグラフの傾きも、半分減少する。
よくある誤解
- グラフの傾きを「抵抗」と参照する前に、横軸と縦軸の両方を検証する必要があります。
- アmmeterは直列に接続され、voltmeterは並列に接続されます。直列-並列ではありません。