直流回路の計算(オームの法則・合成抵抗・消費電力)
電圧・電流・抵抗のうち2つを入れると、オームの法則でもう1つを求めます。複数の抵抗をつないだときの合成抵抗(直列・並列)や、消費電力の計算にも対応。
| 抵抗(Ω) | |
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くわしい条件を変える(なくても計算できます)
計算方法
オームの法則 V=I×R(V:電圧[V]、I:電流[A]、R:抵抗[Ω])です。2つがわかれば、残り1つを計算できます。
合成抵抗 直列につないだ抵抗はR=R1+R2+…で単純に足します。並列につないだ抵抗は1/R=1/R1+1/R2+…で計算し、合成抵抗はいちばん小さい抵抗よりも小さくなります。
消費電力 P=V×I=I²R=V²/Rのどれでも同じ値になります。電気代の目安は「電気代の計算」で出せます。
式の意味を説明します。電圧は電気を押し出す力、電流は流れる量、抵抗は流れにくさです。押す力が同じなら、流れにくいほど電流は小さくなります。だから電圧は電流と抵抗のかけ算になります。直列は流れにくさが順に足されるので単純な和、並列は道が増えるので抵抗の逆数を足してから逆数に戻します。
例:電圧9V、電流3Aなら抵抗は9÷3で3Ωです。同じ3Ωに6Vをかければ、電流は2Aになります。
気をつけること。この関係は、抵抗が温度で変わらないとした場合に成り立ちます。電球やモーターでは、温度や回転で抵抗が変わります。並列につないだ合成抵抗は、いちばん小さい抵抗より必ず小さくなります。消費電力は電圧と電流のかけ算です。
よくある質問
オームの法則の式は?
V=I×R(電圧=電流×抵抗)です。3つのうち2つがわかれば、残りを求められます。
直列と並列で合成抵抗の求め方が違うのはなぜ?
直列は電流の通り道が1本で、抵抗をまたぐたびに電圧が下がるので単純な足し算に、並列は電流の通り道が枝分かれするので、逆数の和になります。
並列にすると合成抵抗が小さくなるのはなぜ?
電流が通れる道が増えるため、全体としては電流が流れやすく(抵抗が小さく)なるからです。
消費電力の単位は?
W(ワット)です。1Wは1秒間に1J(ジュール)のエネルギーを使うことを表します。