中2物理【電流と電圧】

このページでは「電流とは何か?」「電圧とは何か?」「電流や電圧を考える計算問題」について解説しています。

オームの法則については→【オームの法則】←を参考に。

1.電流

■電流

回路を流れる電気の粒の流れ(正体は電子という粒)のこと。

※電子についての詳しいことは→【静電気・はく検電器】←→【放電】←を参考に。

 

 

 

■電流の大きさ

(厳密にいうと正しくはないですが)「流れる電気の粒の量」のイメージを持とう。

単位は [A(アンペア)] (フランスのアンペールさんより)。

他にも [mA] [kA] など。

1A=1000mA・1kA=1000A

 

 

 

直列回路の電流の流れ方

↓のような回路図を考えます。

電源装置から5Aの電流が流れ出したとしましょう。

電流=電気の粒の流れ」なので、このような1本道の回路ではどこをとっても電流の大きさは変わりません。

 

 

 

並列回路の電流の流れ方

 ↓の図のような回路図を考えます。

電源装置から5Aの電流が流れだしたとしましょう。

 

先ほどとはちがって、枝分かれがあります。

 

電気の粒の中には上側の電熱線を通るものもあれば、下側の電熱線を通るものもあります。(↓の図)

 

 

POINT!!

・電流は枝分かれがあれば分かれて流れる。

・枝分かれがなければ分かれない。

 

 

2.電圧

電流回路の単元が苦手!って言っている子の9割は、この「電圧」についての理解がうまくいっていません

 

 

 

ここさえクリアしてしまえば電流回路の単元は大したことありません。がんばりましょう!

 

 

 

■電圧

「電流は流れる電気の粒の量」でした。

電圧は「その粒1つ1つが持っているエネルギー」とイメージしよう。

単位は [V(ボルト)] (これはイタリアのボルタさんが由来)。

ほかにも [mV] [kV] など。

1V=1000mV・1kV=1000V

 

 

 

電気の粒は「電圧というエネルギー」を電池や電源装置からもらいます。

 

 

そして回路を進みます。

 

 

そのとき障害物にぶつかると「電圧というエネルギー」を使って障害物を通り抜けるんです。

 

 

 

ここで障害物とは「豆電球」「電熱線」「抵抗器」など。

 

 

 

電圧で最も重要なこと。

 

 

それは、電源装置からもらった「電圧というエネルギー」は再び電源装置に帰るまでにすべて使い切らなければなりません

 

 

 

「10Vの電源装置」があれば、電気の粒は10Vをもらいます。

 

 

 

その粒は途中にある電熱線や豆電球で10Vの電圧をすべて使い切ります。

 

 

 

そして最後には0Vになって帰ってくるんです。

 

 

 

「ちょっと節約して2Vだけ残しておこう…」なんてことはしないのです。

※電圧を使い切って帰ることをキルヒホッフの法則といいます。高校物理で習う言葉ですが、「使い切る」ことは必ず覚えておきましょう。

 

 

 

直列回路の電圧の加わり方

↓のような回路で電源電圧が20Vとしましょう。

電源装置からはたくさん電気の粒が出てきます。

 

この電気の粒はそれぞれ20Vの電圧をもらっています。(↓の図)

電気の粒のうち1つに注目しましょう。

 

この粒は↓の図の赤い矢印の道筋を通りました。

この電気の粒はもっている20Vの電圧をすべて使い切らねばなりません。(↓の図)

 

この赤い道筋(通り道)には障害物である「電熱線」が3こ。

 

この3この電熱線で20Vを使い切ります。(↓の図)

 

 

それぞれの電熱線での電圧の使い方は左から順に

 

 

 

5V→8V→7Vかもしれませんし、6V→6V→8Vかもしれません。

 

 

 

どう使うかは電熱線次第です。(↓の図)

 

並列回路の電圧の加わり方

↓の図のような回路を考えましょう。

 

電源装置の電圧が20Vだったとします。

電源装置からは電気の粒がたくさん出てきます。

 

1つ1つが20Vの電圧を持っています。

このうちの1つが↓のような赤い道筋を通ったとしましょう。

1つの道筋で20Vを使い切るのがルールです。

 

つまりこの赤い道筋(通り道)で20Vを使い切るのです。

 

 

つまり上側の電熱線だけで20Vすべてをつかいます。

 

 

では今度は別の粒が↓のような赤色の道筋を通ったとしましょう。

この粒もこの道筋で20Vをすべて使い切ります。

この赤い道筋(通り道)には電熱線は1つだけ。

 

そこで20Vすべてを使い切るのです。(↓の図)

 

結果的には、上の電熱線でも20V、下の電熱線でも20Vですね。

 

 

このように並列につながれている部分に限って電圧は等しくなります。

 

 

 

直列と並列が混ざった回路の電圧

最後に↓のような回路を考えましょう。電熱線がA~Cと3つあります。

 

電源装置の電圧は20Vです。

 

電源装置からは20Vの電圧をもらった粒がたくさん出てきます。

 

この粒の1つが↓のような赤色の道筋を通ったとしましょう。

この赤い1本の道筋(通り道)で20Vすべてを使い切らなければならないのです。

このとき通った電熱線はAとB。

 

AとBで合わせて20Vを使い切ります。

今度は別の粒が↓のような赤い道筋を通ったとしましょう。

この赤い1本の道筋(通り道)で20Vすべてを使い切って帰ってきます。

 

このとき通った電熱線はAとC。

 

AとCで合計20Vを使うのです。

 

 

POINT!!

・1本の道筋(1本の通り道)で電源からもらった電圧を使い切って帰ってくる。
※電圧を使う場所は抵抗器や電球・電熱線。

・並列につながれている部分に限り、電圧は等しい。

 

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