中2物理【オームの法則】

このページでは「オームの法則とは何か?」や「オームの法則」を使った回路計算の解き方を解説しています。

電流・電圧について理解が不十分だと思う人は→【電流と電圧】←のページを参考にしてみてください。

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1.オームの法則

■オームの法則

電熱線に流れる電流と電圧が比例の関係にあること。

1つの電熱線に流れる電流と電圧には比例の関係があります。

これをオームの法則と呼びます。

これを式にすると…

$$電圧(V)=(比例定数)×電流(A)$$

この比例定数には名前があって、抵抗と言います。

抵抗という値は電流の流れにくさを意味します。

単位は【Ω】(オーム)

※ドイツのオームさんの名前が由来です。

上の式を書き直します。

$$電圧(V)=抵抗(Ω)×電流(A)$$

となります。

他にもこの式を変形すると

$$抵抗(Ω)=\frac{電圧(V)}{電流(A)}$$

$$電流(A)=\frac{電圧(V)}{抵抗(Ω)}$$

とできます。

これらの公式はとても大事!必ず使いこなせるようにしよう!

2.オームの法則の計算問題

実際にオームの法則を使って問題を解いてみよう。

頭に入れておくべきポイントは3つ。

POINT①

「電流(A)・電圧(V)・抵抗(Ω)」のうち2つがわかっている抵抗(電熱線)をさがす

→ オームの法則を使って、残り1つが求められる。

POINT②

電圧は1つの道筋で使い切って帰る。

→【電流と電圧】←にて電圧の注意点について解説中。

POINT③

回路図の中に、わかった条件を書き込むこと。

以下に例題をのせます。考えてみてくださいね。

【例題1】

電熱線Rの抵抗を求めなさい。


(答)

電熱線Rに流れる電流は5A、電圧は10Vです。(↓の図)

よってオームの法則より…

$$抵抗(Ω)=\frac{電圧(V)}{電流(A)}=\frac{10V}{5A}=2Ω$$

となります。

【例題2】


電熱線R2の抵抗を求めなさい。


(答)

電流の様子を書き足すと↓にようになります。

「電圧・電流・抵抗」のうち2つがわかっている電熱線を探します。

それはR1です。

R1に流れる電流は4A、抵抗は2Ωなので

$$電圧(V)=抵抗(Ω)×電流(A)=2Ω×4A=8V$$

の電圧がR1には加わっています。

電源の電圧は20Vなので、R2には

$$20V-8V=12V$$

の電圧が加わっています。(↓の図)

またR2の電流は4Aだから

$$抵抗(Ω)=\frac{電圧(V)}{電流(A)}=\frac{12V}{4A}=3Ω$$

となります。

【例題3】


電熱線R1の抵抗を求めなさい。


(答)

電圧の加わり方は↓のようになります。

電源の電圧を1つの道筋で使い切って帰りますよね。

※よくわからない人は→【電流と電圧】←を参考に。

次に「電圧・電流・抵抗」のうち2つがわかっている電熱線を探します。

それはR2です。

R2の抵抗は5Ω、加わる電圧は60Vなので

$$電流(A)=\frac{電圧(V)}{抵抗(Ω)}=\frac{60V}{5Ω}=12A$$

の電流がR2には流れています。

全体の電流が32Aなので

$$32A-12A=20A$$

の電流がR1には流れていますね。

さらに電圧は60Vなので

$$抵抗(Ω)=\frac{電圧(V)}{電流(A)}=\frac{60V}{20A}=3Ω$$

となります。

【例題4】


電熱線R2とR3の抵抗を求めなさい。


(答)

流れている電流は次のようになります。

次に「電圧・電流・抵抗」のうち2つがわかっている電熱線を探します。

それはR1です。

R1の抵抗は1Ω、電流は12Aなので

$$電圧(V)=抵抗(Ω)×電流(A)=1Ω×12A=12V$$

の電圧がR1には加わっています。

電源の電圧は28Vなので、28Vのうち12VをR1で使って

$$28V-12V=16V$$

の電圧が残っています。

これがR2に加わります。(↓の図)

R3にも加わります。(電圧は1つの道筋で使い切るので)

R2の電圧が16V、電流が8Aなので

$$R2の抵抗(Ω)=\frac{電圧(V)}{電流(A)}=\frac{16V}{8A}=2Ω$$

R3の電圧が16V、電流が4Aなので

$$R3の抵抗(Ω)=\frac{電圧(V)}{電流(A)}=\frac{16V}{4A}=4Ω$$

となります。(↓の図)

POINT!!

・「電圧=抵抗×電流」「抵抗=電圧/電流」「電流=電圧/抵抗」の3つを使いこなせるように練習。

・「電流・電圧・抵抗」のうち2つわかっている電熱線に注目。

・電圧の取り扱い注意。1つの道筋で使い切る。

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