物理・電気・磁気/原理と探求
オームの法則の解説
抵抗が一定のときに電圧を上げると、電流はどれだけ増加しますか？電源装置・スイッチ・電流計・電圧計・抵抗で回路を飾って直接測定値を記録するオームの法則実験です。電圧と電流のグラフを描いた後、抵抗を変えて2つのグラフの傾きを比較してみてください。
どのような原理？
抵抗が一定の場合、電流は電圧に比例します。同じ電圧では抵抗が大きくなるほど電流が小さくなります。電圧を横軸、電流を縦軸で描くと傾きは抵抗の逆数1/Rです。
重要な関係
V = IR · I = V/R · P = VI
観察してみよう
- 電源装置・スイッチ・電流計・抵抗・電圧計を実験台に配置して回路を飾ってスイッチを閉めます。電流計の値と電圧計の値を一緒に読んで、電圧を変えたときにどの値が変わるかを観察します。
- 抵抗を10Ωにして電圧を2・4・6・8・10Vに変えて電流を記録します。電圧を変える前に、回路のスイッチが閉じていることを確認してください。
- 抵抗を20Ωに変えて電圧2・4・6Vで書き直してください。同じ電圧での電流と横軸が電圧であるグラフの傾きを10Ωの結果と比較します。
結果を読み解く
抵抗を10 Ωから20 Ωに変更すると、電圧 - 電流グラフの傾きはどのように異なりますか？
横軸が電圧で縦軸が電流の場合、傾きは1/Rです。抵抗が2倍になるので、傾きは半分に減り、同じ電圧で流れる電流も半分になります。
モデルの仮定と限界
温度によって抵抗値が変わらない理想的な抵抗と電源を想定します。実際の電球のフィラメントのように温度によって抵抗が変わる部品や計器の内部抵抗、電源の内部抵抗は含まれません。