電力と電力量／ジュールの法則・ジュール熱｜直流回路
今回は電力と電力量、そして電気エネルギーが変換されて発生する熱についてです。電気は目に見えないためなかなか実感がわきにくいものですが、この熱の利用は身近なさまざまなものに応用されています。 Ⅰ.電力と電力量 1.電力とは 電球や電動機といった負荷に電流を流すと、ここで電気エネルギーは他のいろいろなエネルギーに変換され仕事をします。1秒あたりに消費される電気エネルギーのことを電力といい、量記号はP、 […]
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電気
抵抗率と導電率、抵抗温度係数｜直流回路
今回は抵抗率と導電率、そして抵抗温度係数についてです。抵抗率とは物質のどんな性質を表すのか、また導電率とどういった関係性があるのかを見ていきます。 Ⅰ.抵抗率 Ⅰ-1.抵抗率とは 抵抗率は、長さ1m、断面積1㎡の物質がもつ抵抗値のことで、量記号はρ（ロー）、単位はΩ・m（オーム毎メートル）を用います。長さl[m]、断面積A[㎡]、抵抗R[Ω]の導体の抵抗率ρ[Ω・m]は次の式で表すことができます。 […]
ブリッジ回路｜直流回路
今回はブリッジ回路についてです。ブリッジ回路といえば、そのひし形のシルエットがとても印象的ですが、どのようなものをブリッジ回路と呼ぶのか、その特徴や実際に使われているものについて触れていきます。 Ⅰ.ブリッジ回路とは 1.見た目だけではない 図1のように、R1・R2・R3・R4[Ω]の4つの抵抗を接続し、b-d間に検流計Gを接続した回路をブリッジ回路といいます。「ブリッジ回路」というと、図1のよう […]
キルヒホッフの第2法則｜直流回路
キルヒホッフの第2法則 キルヒホッフの第2法則は電圧に関する法則です。（電圧則）これは、回路網中の任意の閉回路をある一定の向きにたどるとき、その回路の起電力の総和は、電圧降下の総和に等しくなるというものです。 図Ⅰのような回路があったとして、この中の閉回路①の矢印と同じ向きの起電力および電圧降下は正で表し、矢印と反対の向きを負で表すと、次のような式が成り立ちます。（キルヒホッフの第2法則を用いると […]
キルヒホッフの第1法則｜直流回路
キルヒホッフの第1法則 キルヒホッフの第1法則は電流に関する法則です。（電流則）これは、回路網中のある点に流れ込む電流の和と、流れ出ていく電流の和は等しいというものです。 図Ⅰ中の点aを中心に見ると、I1とI2[A]は流入する電流、I3[A]は流出する電流で、これらの関係を式で表すと次のようになります。 また、これは次のようにも表すことができます。 ↑出入りする電流の総和は0となります。
電池の内部抵抗｜直流回路
電池の内部抵抗 電池内部の電解液や、化学反応の作用による抵抗を電池の内部抵抗といいます。ちなみに、電池は図Ⅰのように起電力E[V]と内部抵抗r[Ω]の直列回路で表すことができます。 図Ⅰの回路で、電池の内部抵抗をr[Ω]、電流をI[A]とした時、内部抵抗r[Ω]による電圧降下が生じ、端子電圧V[V]は起電力E[V]よりもrI[V]低くなります。これを式で表すと次のようになります。 また、この回路の […]
直並列接続の合成抵抗｜直流回路
直並列接続 図Ⅰのように、直列接続と並列接続を組み合わせて接続する方法を直並列接続といいます。 合成抵抗 直並列接続の回路で合成抵抗を求める場合、まず並列接続の部分を1つの抵抗にまとめると、計算しやすくなります。 まず、並列接続（接続点b～c）の部分をまとめる。 式で表すと、 そして、全体（接続点a～c）の合成抵抗を求める。
並列接続の合成抵抗｜直流回路
並列接続 図Ⅰのように、並べられた抵抗の端をまとめて接続する方法を並列接続といいます。 並列接続された各抵抗には、電圧V[V]がすべてに同じ大きさでかかり、それぞれにI1[A]、I2[A]、I3[A]の電流が流れます。 合成抵抗 複数ある抵抗をまとめて置き換えた抵抗を合成抵抗といいます。図Ⅰ中の抵抗R1・R2・R3[Ω]をひとまとめの合成抵抗に置き換えた回路を図Ⅱに示します。 R0は抵抗R1・R2 […]
直列接続の合成抵抗｜直流回路
直列接続 図Ⅰのように、抵抗を一列に接続する方法を直列接続といいます。 直列接続された抵抗には、すべて同じ大きさの電流が流れます。すなわち、電流I[A]は、R1[Ω]を通ったあと、R2[Ω]とR3[Ω]にも同じ大きさで流れます。 合成抵抗 複数ある抵抗をまとめて置き換えた抵抗を合成抵抗といいます。図Ⅰ中の抵抗R1・R2・R3[Ω]をひとまとめの合成抵抗R0[Ω]に置き換えた回路を図Ⅱに示します。 […]
オームの法則｜直流回路
オームの法則 ドイツの物理学者であるオームは、電圧と電流の間に比例関係があることを発見しました。どのようなものなのか少し詳しくみていきます。 下の図Ⅰのように、電圧V[V]を0V～10Vの間で調節できる電源と、値の一定な抵抗R[Ω]をもった回路があったとします。電源の電圧V[V]を、0V、2.0V、4.0V、6.0V、8.0V、10.0Vと上げていくと、回路に流れる電流I[A]が、0A、1.0A、 […]