まっすぐな導線において、電流は一定ですが、電圧は分割されます。
定常状態の直列回路において、すべての抵抗を通過する電流は等しい。Vᵢ = IRᵢという関係式より、抵抗値が大きいほど電圧降下も大きくなる。抵抗にかかる電圧降下の合計は、電源電圧に等しい。
もし源電圧が V である場合、V = I(R₁ + R₂) であり、全体の抵抗は R₁ + R₂ です。 シリーズに抵抗を追加すると、同じ電源から、全体の電流は減少します。 電流は、前側の抵抗によって消費されるため減少し、後ろ側に移動するにつれて減少します。
並列回路では、電圧は等しく、電流は分岐する。
同一の2つの点に接続された抵抗は同じ電圧を受けます。各枝の電流は、Iᵢ = V/Rᵢ であり、接続点に流入する総電流は、各枝の電流の合計です。小さい抵抗は、より大きな電流を受けます。
したがって、2つの抵抗の等価抵抗は、1/R₁ + 1/R₂ で計算できます。 2つの抵抗の等価抵抗は、また、R₁R₂/(R₁ + R₂) で計算でき、個々の抵抗の最小値よりも小さくなります。 同じ直流電圧源を回路に追加した場合、全体の電流は増加しますが、既存の回路の電圧は変わりません。
接続方法だけを変えて比較するには
同一の抵抗 2 個と一定の電源電圧を用いて、直列および並列の接続を比較しています。電流計が全体の経路、あるいは特定の枝を測定しているかどうかを特定することで、測定値を正しく解釈する必要があります。同じ記号「I」でも、電流計が設置される場所によって意味が異なります。
実際の回路は、内部抵抗により、全体の電流が増加すると、端子電圧が低下することがあります。これは、理想的な電圧源でモデル化された並列回路と、実際の電球回路が異なる外観を示す理由の一つです。この式は、接続線や機器の影響を無視しています。
重要な関係式と記号
R_直列 = R₁ + R₂ · 1/R_並列 = 1/R₁ + 1/R₂ · I_全体 = ΣI_枝
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| R_合成 | 電源から見た全抵抗 | Ω |
| I_全体 | 電源が供給する電流 | A |
| I_枝 | 並列回路の各枝の電流 | A |
| V | 二つの接点間の電圧 | V |
例で確かめる
10 Ω と 20 Ω を 6 V で接続すると、どうなりますか？
回路（シリーズ回路）では、全体の抵抗は30Ω、電流は0.2A、電圧は2Vと4Vに分割されます。並列回路では、各枝の電流は0.6Aと0.3Aであり、全体の電流は0.9Aです。全体の抵抗は、約6.67Ωです。
よくある誤解
- 回路（かいどう）において、電流は各抵抗（こうし抵抗）あたり一定ですが、電圧は必ずしも等しくはありません。
- 並列に接続された抵抗の等価抵抗は、個々の抵抗の単純な合計ではありません。