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電流と電圧の関係・オームの法則

1 電流と電圧の関係

(1)電圧と電流の関係

 電熱線を流れる電流は電熱線の両端に加える電圧に比例します。グラフにすると右図のようになります。

〈電圧と電流の関係〉

(2)電気抵抗

電流の流れにくさを表す量のことを電気抵抗(R)といいます。

  • 電気抵抗の単位…Ω(オーム)やkΩ(キロオーム)という単位を使います。

    1kΩ=1000Ω

  • 抵抗の求め方

     1Vの電圧を電熱線に加えたとき1Aの電流が流れた場合,電熱線の抵抗を1Ωとします。
     抵抗の大きさ(Ω)は抵抗にかかる電圧(V)の大きさを,そこを流れる電流の大きさ(A)で割った値となります。

    (公式) 抵抗を流れる電流の大きさ(A)=抵抗にかかる電圧(V)÷抵抗の大きさ(Ω)

(3)電源装置

 電圧の大きさを自由に変えることができる器具です。乾電池とは異なって使用中に電圧が下がることはありません。

〈電源装置の使い方〉

〈実験〉電圧と電流の関係を調べる

右図のような回路で,電熱線A,Bの両端に加える電圧を変えたときの電熱線に流れる電流をはかる。

〈実験〉電圧と電流の関係を調べる

結果

〈実験〉電圧と電流の関係を調べる

結果

電圧〔V〕 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
電流〔A〕 電熱線A 0.06 0.13 0.18 0.25 0.31
電熱線B 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50

抵抗

電熱線A 4.0〔V〕÷0.25〔A〕=16〔Ω〕
電熱線B 4.0〔V〕÷0.40〔A〕=10〔Ω〕

2 抵抗と電流・電圧の関係

(1)抵抗と電流の関係

 電圧が一定のとき抵抗の大きさが大きいほど電流は流れにくくなります。つまり電流の大きさは抵抗の大きさに反比例します。

〈電圧が一定のとき〉

(公式) 抵抗を流れる電流の大きさ(A)=抵抗にかかる電圧の大きさ(V)÷抵抗の大きさ(Ω)

(例)10Ωの抵抗に3Vの電圧をかけた場合,この抵抗に流れる電流の大きさは,3V÷10Ω= 0.3Aとなります。

(2)抵抗と電圧の関係

 電流が一定のとき抵抗の大きさが大きいほど電圧は大きくなります。つまり電圧の大きさは抵抗の大きさに比例します。

〈電圧が一定のとき〉

(公式) 抵抗にかかる電圧の大きさ(V)=抵抗の大きさ(Ω)×抵抗を流れる電流の大きさ(A)

(例)10Ωの抵抗に0.3Aの電流が流れた場合,この抵抗にかかる電圧は,10Ω×0.3A=3.0Vとなります。

(3)オームの法則

 抵抗にかかる電圧をV,抵抗の大きさをR,抵抗を流れる電流の大きさをIとすると,V=IRの関係が成り立ちます。これをオームの法則といいます。

オームの法則の覚え方
右の図をかく。求めたいものをかくすと,その値を求める式がわかる。

オームの法則

3 物質の種類と抵抗

(1)導体

  抵抗が小さく電流を通しやすい物質のことをいいます。

  • ニクロム線

     電熱線の材料に使われており、電気抵抗は他の金属に比べて非常に大きいです。

  •  導線の材料として使われており,抵抗は非常に小さいです。回路においては,抵抗の大きさはほぼ0とみなして構いません。

物質の抵抗
(長さ1m,断面積1mm2,室温)

物質 抵抗(Ω)
導体


アルミニウム
タングステン
ニクロム
(電熱線)
0.016
0.017
0.10
0.028
0.055
1.10
不導体 ガラス
ゴム
ポリエチレン
磁器
1015~1017
1016~1021
1020以上
1016~1018

抵抗の大きさは同じ金属

ならば,
長さ/断面積に比例する。

(2)不導体

 抵抗が非常に大きく電気を通しにくい物質をいいます。絶縁体ともいいます。

超電導

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