中学2年生の電気の分野で重要なのは「オームの法則」だったね。
前回はオームの法則の覚え方を見てきたけど、今日はもう一歩踏み込んで、
オームの法則を使った実践的な練習問題
にチャレンジしていこう。
オームの法則の問題では、
の2種類の回路で、それぞれ電流・電圧・抵抗を計算する問題が出題されるよ。
ということで、この記事では、
直列・並列回路における電流・電圧・抵抗をオームの法則で求める問題を一緒に解いていこう。
直列回路の問題から。
まずは直列回路の電流を求めるパターンだね。
例えば次のような問題。
これは抵抗にかかる電流をオームの法則で求めてあげればOK。
電流を求めるオームの法則は、
I ＝ R分のV
だったね？
こいつに抵抗R= 50Ω、電圧V =10Vを代入してやると、
I ＝ R分のV
I ＝ 50分の10
I ＝ 0.2
と出てくるから、電流は0.2Aだ！
次は電圧だ。
この問題もオームの法則を使えば一発で計算できる。
電圧を求めるオームの法則は、
V＝RI
だったね。
こいつに抵抗R＝100Ω、電流I＝0.2Aを代入してやると、
V = RI
V = 100×0.2
V = 20[V]
ということで、20 [V]が電源の電圧だ！
最後に直列回路の抵抗値を求めていこう！
抵抗を求めるオームの法則は
R=I分のV
オームの法則に電源電圧15V、流れる電流の大きさ0.1Aを代入して、
R=I分のV
R=0.1分の15
R= 150 [Ω]
になるから、この抵抗値は150Ωというのが正解だ！
次は並列回路のオームの法則の問題。
電圧・電流・抵抗の3つの値を求める問題をそれぞれといていこう。
例えば次のような問題かな。
電源電圧がわからなくて、並列回路の抵抗値がそれぞれ50Ωと100Ω。枝分かれする前の電流が0.3アンペアだとしよう。この時の電源電圧を求めよ
これは並列回路の性質である
抵抗にかかる電圧はすべて等しい
という性質を使おう。
枝分かれした抵抗に流れる電流を計算して、そいつを足すと0.3Aになるという方程式を作ればオッケー。
今回使うのはオームの法則の電流バージョンの
I = R分のV
だ。
電源電圧をVとすると、それぞれの抵抗に流れる電流は
になる。こいつらを足すと枝分かれ前の電流0.3Aになるから、
これを分数が含まれる一次方程式の解き方で解いてやろう。
両辺に100をかけて
V + 2V = 30
3V = 30
V = 10
と出てくる。つまり、電源電圧は10 [V]ってわけ。
続いては、並列回路の電流を求める問題だ。
抵抗値がそれぞれ200Ω、100Ωの抵抗が並列につながっていて、電源電圧が20 V だとしよう。この時の回路全体に流れる電流を求めよ
この問題は、
という2ステップで解けるね。
一番上の100オームの抵抗に流れる電流は、オームの法則を使うと、
I = R分のV
= 100分の20
= 0.2 [A]
さらに2つ目の下の200オームの抵抗に流れる電流は
I = R分のV
= 200分の20
= 0.1 [A]
回路全体に流れる電流はそいつらを足したやつだから
0.2+0.1
= 0.3 [A]
が正解だ。
次は抵抗を求めてみよう。
電源電圧が10 V、 枝分かれ前の回路全体に流れる電流が0.3アンペアという並列回路があったとしよう。片方の抵抗値が100Ωの時、もう一方の抵抗値を求めよ
まず抵抗値がわかっている下の抵抗に流れる電流の大きさを計算してみよう。
オームの法則を使ってやると、
I = R分のV
= 100分の10
= 0.1 [A]
という電流が100Ωの抵抗には流れていることになる。
で、問題文によると回路全体には0.3 [A]流れているから、そいつからさっきの0.1 [A]を引いてやれば、もう片方の抵抗に流れている電流の大きさがわかるね。
つまり、
0.3 – 0.1
= 0.2 [A]
だ。
あとは、電流0.2 [A]が流れている抵抗の抵抗値を求めるだけだね。
並列回路の電圧は全ての抵抗で等しいから、この抵抗にも10Vかかってるはず。
この抵抗でもオームの法則を使ってやれば、
R = I分のV
= 0.2分の10
= 50 [Ω]
が正解。
以上がオームの法則の基本的な計算問題だったよ。
この他にも応用問題として例えば、
が出てくるね。
そんじゃねー
中2理科の電気の分野で狙われやすいのがオームの法則。
詳しくは前回の「オームの法則とは？」を参考にしてほしいんだけど、
なにせ、この法則は、
覚えづらい！！
「V = RI？」
「電圧＝抵抗×電流？」
知るかよ？そんなん。
ただ、幸か不幸かこのオームの法則はむちゃくちゃテストに出やすいから、
語呂合わせ・指隠し
という2つの方法で覚えていこう。
まずは語呂合わせから。
オームの法則の表し方の
の3パターンで見ていこう。
オームの法則で一番出てきやすいのが
アルファベット表記の公式。
電圧をV、抵抗をR、電流をIとすると、
V＝RI
になる公式だったよね。
この英語表記のオームの法則の覚え方で使える語呂合わせは次のものだ。
部室にアライグマ
シチュエーションは部活動の拠点である「部室」を想像してほしい。
なんとね、その部室に「アライグマ」が紛れ込んでしまったんだ。
アライグマ。
たぶん、この学校は山の中にあったらんだろうね。
なぜこの語呂でオームの法則を覚えられるんだろう？
じつはそれは全部カタカナにしてやるとわかりやすいよ。
ブ（V）シツ二（＝）アライ（RI）グマ
そう。
という感じで、オームの法則アルファベット標識の全てを網羅しているんだ。
ポイントはカタカナの「二」をイコールの「＝」として捉えられるかだね。
ここさえクリアしてやればオームの法則ももらったも同然。
オームの法則を忘れそうになった時は、
部室に紛れ込んでしまったアライグマをイメージしよう。
きっとオームの法則を思い出せるはずだ。
が、しかしだよ？
オームの法則は英語表記だけでなく、日本語で
電圧 = 抵抗×電流
と表す時もあるよね。
じつは、この日本語表記のオームの法則は、
圧力に抵抗して流される
という簡単な語呂で覚えられる。
これはそうだな、生徒会で異を唱えた1人の生徒を想像してくれ。
そいつ以外は満場一致で制服の自由化が決定していて、周囲には反対意見が出せない圧力がありありだった。
だけど、そいつは勇気を出して圧力に抵抗した。
でも、最終的には折れちゃったんだよ。流されちゃったんだ。
勇気ある一人の生徒が圧力に抵抗しだけど、虚しく周囲に流されてしまったシーンをイメージしてもらえれば大丈夫。
この語呂合わせを使えば、
圧（電圧）力に（＝）抵抗（抵抗）して流（電流）される
という感じで、
となって、オームの法則の日本語表記である
電圧 = 抵抗×電流
も覚えられたはず。
最後にオームの法則を単位で表した法則の覚え方も伝授しておこう。
単位を見てみると、
ボルト（電圧）=抵抗（オーム）×電流（アンペア）
だったよね。
これらの単位を抜き出してみると、
ボルト=オーム×アンペア
になるよね。
この覚え方としては、
ボルトに青
という語呂だ。
シチュエーションとしては、何かの機械の部品のボルトがあるんだけど、ボルトに色を塗っていた時に、誰かが間違えた。
ボルトの色を黒にするところを青になってしまったんだ。
そこで担当者が一言。
「ボルトに青・・・・」
と思わずつぶやいてしまったシーンを想像してみよう。
この語呂合わせを覚えておけば、
というように、単位でオームの法則を覚えられちゃうな。
また、語呂合わせと同じくらい覚え方でメジャーなのが、
指で隠して覚える方法だ。
このように丸の絵の中に一番上に V、 その左下にR、その右横にIを書いてやる。
そして、上のVとの境界線に÷、下の横の2つの境界線には×付け足してみる。
そうすると、求めたいものを指で隠すだけでオームの法則を思い出せるという仕組みになっているよ。
例えば、電流を求めたい時は電流Iを隠す。
すると、こうなる。
この時、見えているように計算すればいい。
つまり、
電圧÷電流
で抵抗を計算できるわけだね。
この指隠しを使えば簡単にオームの法則を思い出せるからめちゃくちゃ便利なんだけど、問題は、
丸の中に V・R・Iのどこにどれを配置するか？
ということだ。
この配置を忘れたら指隠しもありゃしない。
この指隠しのポジションの覚え方は、
仮面ライダーだ。
仮面ライダーみたいに、この指隠しの頭の部分にはV がきていて、ツノが生えてるんだ。
これはまるで仮面ライダーの仮面。
仮面のVをつけたら、あとはその下にあると「R」と「I」をくっつけてあげりゃいいね。
ということで、今日紹介した
の2つの覚え方を使ってオームの法則を頭に刻んでいこう〜！
法則を覚えられたら「オームの法則を使った計算問題」にチャレンジしてみよう。
そんじゃねー
Ken
こんにちは！この記事を書いているKenだよ。カーペット、2分割だね。
電気の分野で重要になってくるのが、
オームの法則。
オームの法則とは簡単に言ってしまうと、
ある抵抗にかかる電圧・抵抗値・電流の関係を示した公式
のことだよ。
電圧・抵抗値・電流のどれか2つがわかっていれば、残りの1つがわかっちゃう、という魔法のような法則なんだ。
具体的にいうと、オームの法則の公式は
電圧 = 電流 × 抵抗
で、アルファベットで表すと（電圧をV、抵抗をR、電流をI）、
V = RI
になるね。
テストにオームの法則はめちゃくちゃでやすいから、まずは
オームの法則は一体何者なのか？
を説明していくよ。
オームの法則とは、
抵抗器に流れる電流の大きさは両端にかかる電圧の大きさに比例する
という法則のこと。
つまり、ある抵抗に電圧を2倍かけたら、抵抗に流れる電流も2倍になるってわけ。
100倍の電圧をかけたら電流も100倍になるし、1000倍の電圧なら1000倍の電流が流れるのね。
オームの法則の何が凄いかって言うと、
物体ごとに電流の流れやすさが違うってことが発見されたことかな。
例えば、3ボルトの電圧をかけた時、1アンペアの電流が流れる物体もあるし、
同じ3ボルトをかけても2アンペア流れる物体もあるってわけだ。
この流れる電流の違いは何なのか？？
実はこれは、
物体ごとに電気抵抗という「電流の流れやすさが違う」からなんだ。
これを発見したのがオームの法則の最大の功績とも言えるね。
この法則を発見したのはオームの法則の名前にもなっている「ゲオルク・オーム」っていうドイツの人。
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/Ohm3.gifより
この物理学者が1826年に発見した法則なんだ。
彼は抵抗に電圧をかけていって、その時に流れる電流を計測してみたんだけど、
「電流が電圧の大きさに比例してるやん！」
って気づいてしまったんだね。
電圧と電流は比例関係にあるから、
y = ax
という比例の式で表せる。
xは電圧、yは電流のこと。グラフで書くとこんな感じになるよ↓
比例だから原点(0, 0)を通っているし、直線のグラフになるはずだね。
比例定数をaとしてあげれば、
電流 = 比例定数a × 電圧
I = a V
という式が成り立つよ。
※電圧をV、電流をIとする
ここで、比例定数に注目。
こいつが大きければ大きいほど電流が流しやすく、小さければ小さいほど電流が流れにくくなるよね？
つまり、これは「電流の流れやすさ」を表しているんだ。
さっき紹介した電気抵抗とは逆のことだよね。
抵抗は大きければ大きいほど電流が流れにくくなるから、じつはこの比例定数aを逆数にした
a分の1
が抵抗Rのことになる。
つまり、
a = R分の1
だから、これをさっきの
電流 = 比例定数a × 電圧
に代入してあげると、
電流 = 比例定数a × 電圧
I = R分の1 × V
※ 抵抗をRとする
これをVについて等式変形してやると、
V = RI
という最初に紹介したオームの法則の公式になるわけだ。
これがオームの法則の概要だね。
V = RI
公式を覚えるの大変かもしれないけど、本質さえ押さえておけば公式を忘れても大丈夫。
そんじゃねー
Ken
こんにちは！この記事を書いてるKenだよ。ペッパーランチ、注入だね。
今日は中2理科の電気の単元で重要になってくる、
電気抵抗とは何か？
を勉強していこう。
電気抵抗とはズバリ、
電流の流れにくさを表した数値のこと
なんだ。単位はオーム（Ω）ね。
こいつが大きければ大きいほど、その物体には電流が流れにくくなるってことね。
例えば、
の電気抵抗を持っている2つの物体があったとしたら、抵抗値の大きい物体Bの方が電流が流れにくいってことね。
これが電気抵抗の基本だ。
で、この電気抵抗（Rとする）というやつは、その物体にかかる電圧Vと電流Iを使うと、次の式で表すことができるよ。
R= V/I
これは今後むちゃくちゃ頻繁に使うことになるオームの法則ってやつね。
この式からわかるのは、
電圧（V）が一定の時に、分母の 電流（I ）が大きければ大きいほど、抵抗値が小さくなるってこと。
つまり、電圧が同じの時、
大きい電流が流れる物質ほど電気抵抗は小さいってことね。
その逆もまた然りで、電流が小さい場合は分母が小さくなるから抵抗値は大きくなる。
流れる電流が小さいほど電気抵抗は大きいってことになる。
ここまででだいたいの電気抵抗とは何かが見えてきたね。
と、ここで疑問に思うのが、
「抵抗値は何によって決まるのか？」
ってことだよね。
抵抗値が100Ωの物体Aと、200Ωの物体Bは何が違うんだろうって思うはず。
じつは、物体の抵抗値というやつは次の4つの要素によって変化していくんだ。
まず物質の種類によってだね。
そいつが何でできているかによって抵抗値が違ってくるんだ。
なぜなら、物質によって電流の流れやすが異なるからだ。
電流とは電子の流れのことだったよね？
電流の流れは、
物体を構成する原子がどうなっているのか？
によって変化するんだ。
原子がむちゃくちゃ詰まっている構造の物質のなのか？
はたまた、スカスカの構造の物質のなのか？
それによって、電子の通りやすさが変化するから、電流の流れやすさが違ってくるというわけね。
次に物体の温度も抵抗値に影響してくるよ。
温度が高くなるほど抵抗値は大きくなるんだ。
物質の温度が変化すると、物質中の原子は振動動きが大きく、そして速くなる。
そうなると、物質の中の電子は激しく振動している原子に邪魔されて通りにくくなるから、温度が高くなると電流が流れにくくなるんだ。
これはマリオでいうと、ドッスンの落下頻度が高まってしまった状態と同じ。
あれが頻繁に落ちたり上がったりしていたら、いくら熟練のマリオでもくぐり抜けにくくなるはず。
物体の長さによっても抵抗値というのは変わってくるよ。
物体が長ければ長いほど、電気抵抗は大きくなるんだ。
物体が長いと、電子が通らなければならない道のりが増えるよね？
その分、物質の中の原子に邪魔されやすくなっちゃう。
だから、物体が長いと抵抗値も大きくなるってことね。
断面積が大きければ大きいほど抵抗値は小さくなるよ。
断面積っていうのは、物体を切ったときの断面の面積のことだね？
つまり、道路でいう道幅みたいなもんだ。
この断面積が大きくなると当然、電子が通る道幅も大きくなるから電子は通りやすくなる。
つまり、電流は通りやすくなるから抵抗値は小さくなるんだ。
以上が電気抵抗の基本だよ。
最後に復習しておくと、
電気抵抗とは電流の流れにくさのことで、単位はオーム（Ω）を使っていくよ。
で、この電気抵抗ってやつは
によって変化するって覚えておこう。
次はオームの法則を勉強していくよ。
そんじゃねー
Ken
こんにちは！この記事を書いているKenだよ。冷やしおしぼり、最高。
中学理科で電気の単元を勉強していると、
電圧計の使い方
を学んでいくよね？
電圧計とは文字通り、
ある区間にかかる電圧の大きさを計測するもの。
電圧計の使い方はテストに出やすいだけでなく、覚えていれば実験でも活躍できる特典付きだ。
今日はその電圧計の使い方における注意点を2つに絞ってまとめてみたよ。
次の2つの注意点を抑えておこう。
今回は具体例として、
電池に電球をつないだ簡単な回路で、電球にかかる電圧を計測したいケースを考えてみよう。
まず知っておきたいのは、
電圧計は並列で回路につなぐってことだ。
電球にかかる電圧を計測したい場合、電球と並列になるように電圧計をつないで、次のようになるはず。
うん。ようは電圧を計測したい区間を
で、はさめばいいってわけね。
ふむふむ。
えっ。なんで電圧計は並列つなぎじゃないといけないのかって！？
電流計は直列つなぎだったから疑問に思っちゃうよね。
じつはこれ、並列回路には
回路にかかる電圧は全て等しい
という性質があるからなんだ。
さっきの例でいうと、電球と電圧計は並列につながってるから電圧が同じ。
電圧計にかかる電圧を読み取ってやれば、それすなわち電球にかかる電圧ってことになる。
じゃあ逆に、電圧計を直列でつないでしまうとどうなるのか？
直列回路では電圧は抵抗ごとに異なる
って勉強してきたよね？
つまり、抵抗の大きさによってかかってくる電圧が違うってことね。
で、電圧計は幸か不幸か、
むちゃくちゃ抵抗が大きい機械
なんだ。
だから、電圧計を直列につないでしまうとさあ大変。
電圧計に大きな電圧がかかってしまい、電圧計は壊れるかもしれないし、電圧を計測したかった区間に電圧がほとんどかからなくなってしまうのね。
電圧計は並列つなぎにすべきってことはわかった。
あとは、電圧計を回路につなぐだけ。
このときに注意したいのが、
電圧計をつなぐときは、電流が流れてくる方向に＋端子、その逆側に-端子をつないでいくよ。
で、ポイントはマイナス端子のつなぎ方。
電圧計にはマイナスの端子が計測できるマックスの電圧の単位ごとに、
の3種類がある。
そのうちのどれかに繋げばいいんだけど、順番としては、
単位が大きいマイナス端子からつなぐ
というのが鉄則だ。
つまり、一番大きい
300V
のマイナス端子からだね。
その理由としては、
予想外に大きな電圧が出ても、電圧計が振り切らないようにするためだね。
ぶっちゃけ、電圧計を使うまでどのくらいの電圧が流れているかはわからない。
だから電圧計で電圧を計測するときは、一番単位が大きい端子から始めるのがいいね。
これなら電圧が200Vでも耐えられるし、100Vでも耐えられる。
もし、300Vで針が振れなかったときは、端子を3V、もしくは15Vというように変更していこう。
電圧計の使い方をマスターしたら、次は「電気抵抗とは何か」を勉強していこう。
そんじゃねー
Ken
こんにちは！この記事を書いているKenだよ。お湯、汲んできたね。
中学理科の電気で狙われやすいのが、並列回路の電圧・電流・抵抗の求め方。
前回勉強してきた「直列回路の電圧・電流・抵抗の求め方」とは異なるから、並列回路は並列回路のルールを覚えなきゃいけないんだ。
今日はそのテストにも出やすい並列回路の電圧・電流・抵抗の求め方をわかりやすく解説してみたよ。
まず電圧からだね。
並列回路の電圧のルールはすこぶる簡単。
それは、
全体の電圧は各抵抗にかかる電圧に等しい
ってやつだ。
どの抵抗だろうが電球だろうが、並列に繋がっているなら、そこにかかる電圧は同じってことね。
例えば、 3Vの電源に2つの抵抗A・Bを並列につなげているところを想像してみて。
このとき抵抗 A・ B 、それぞれにかかる電圧はなんと。
3V！！
電源の電圧と全く同じってことなんだ。らくしょ〜
次は電流だね。
並列回路の電流は次のルールを覚えておけばいいよ。
枝分かれして電流を足すと全体に流れる電流になる
ってやつ。
どういうことか具体的に説明していくね。
例えば、全体の枝分かれする前の電流の大きさが3[A]だとしよう。
この時、抵抗Aに流れる電流が2[A]だったとしたら抵抗Bに流れる電流はいくらになるだろうか？？？
そう、そうだよ。
全体の電流3 [A]から抵抗に流れる電流の2 [A]を引いて1 [A] 流れるというのが正解だ。
枝分かれの電流を足したら、全体の電流になると覚えておけばいいね。
最後に並列回路の抵抗の求め方だね。
これは若干トリッキーなので注意が必要。並列回路のルールは次のものになるよ↓
全体の抵抗の逆数は各抵抗にかかる抵抗の逆数を足したものに等しい
だ。
ちょっとわかりづらいから具体例で見てみよう。
例えば、2つの抵抗が並列回路で繋がっていて、抵抗Aが200Ω、抵抗Bが100Ωだとする。
この時、2つの抵抗を合わせた全体の抵抗値を求めるとしよう。
さっきの並列回路の抵抗のルールを適用すると、2つの抵抗の逆数を足したものになるから、
（Aの抵抗値）分の1 +（Bの抵抗値）分の1 = （全体の抵抗値）分の1
となるわけだね。
これをさっきの電気回路に当てはめて全体の抵抗を求めてみるよ。
（Aの抵抗値）分の1 +（Bの抵抗値）分の1 = （全体の抵抗値）分の1
200分の1 + 100分の1 = （全体の抵抗値）分の1
200分の3 = （全体の抵抗値）分の1
（全体の抵抗値）= 3分の200 ≒ 66.6666Ω
になるね。
このことから分かるのは、
全体の抵抗はそれぞれの抵抗よりも小さくなるってことだ。
66.66という抵抗値はもちろんAの抵抗値200Ωよりも小さいし、もう一個のBの抵抗値の100Ω よりも小さいよね。
んな感じで、全体の抵抗を求めると小さくなってしまうのが、並列回路の抵抗なんだ。
以上が並列回路の電圧・電流・抵抗の求め方だったよ。
最後におさらいしておこう。
並列回路の電圧は電源の電圧と同じでどこでも電圧は等しいね。
電流は枝分かれを足したものが全体の流れる電流になって、
全体の抵抗の逆数は、各抵抗にかかる抵抗の逆数を足したものに等しい
と覚えておこう。
次は「電圧計の使い方」を勉強していこう。
そんじゃねー
Ken
こんにちは！この記事を書いているKenだよ。ニラ、摂取したね。
電気の回路には、
の2種類あるって勉強してきたよね？？
今日はその中でも
直列回路
に目を向けてみよう。
「直列回路」とは、
導線の道筋が1本になっている回路のこと
で、一筆書きできる回路が直列だ。
この直列回路に関して覚えておきたいのが、
の3つの求め方。
むちゃくちゃテストに出やすいからマスターしておくに越したことはないね。
今日はこの直列回路の電圧・電流・抵抗の求め方をわかりやすくまとめてみたよ。
直列回路の電流はむちゃくちゃわかりやすくて、
回路のどこでも電流の大きさは同じになっているんだ。
たとえば、このA地点で50mAの電流が流れていたとすると、
他のB・C地点でも同じ一定の50mAの電流が流れていることになるのさ。
だが、直列回路の電圧の求め方はちょっとやっかい。
電圧は、
抵抗にかかる電圧の和が電源の電圧に等しい
というルールがあるよ。
たとえば、3Vの電池があったとしよう。
こいつに2つの抵抗をつなげて、抵抗Aにかかる電圧が1Vだったとしよう。
このとき、もう1つの抵抗にかかる電圧は2Vになるんだ。
なぜなら、抵抗AとBの電圧を足したら電源電圧3Vになるはずだからね。
最後に直列回路の抵抗の求め方だね。
こいつは、
回路全体の抵抗は、それぞれの抵抗を足したものに等しい
というルールがあるよ。
たとえば、抵抗Aが100Ω、抵抗Bが200Ωだったとしよう。
このとき、回路全体の抵抗は、その2つの抵抗を足した、
100 + 200
= 300Ω
になるんだ。
直列回路だったら抵抗値をたすだけで全体の抵抗が出ちゃうから楽チンね。
以上が直列回路の電流、電圧、抵抗の求め方だね。
最後に忘れないように復習しておくと、
直列回路の電流はどこでも同じで、
それぞれの抵抗にかかる電圧を足したら、電源の電圧になって、
全体の抵抗は各抵抗値を足したものに等しいんだったね。
次は「並列回路の電圧・電流・抵抗の大きさの求め方」を勉強していこう。
そんじゃねー
Ken
こんにちは！この記事を書いてるKenだよ。からい、ね。
「回路に流れている電流の大きさを計測したい！」
そんな時に便利なのが、
電流計
という電気器具だ。
中学理科では電流を計測する実験があって、電流計の使い方を覚えておくと実験で大活躍できる。
しかも、理科のテストにも電流計のつなぎ方がよく出てくるんだ。
今日はその厄介だけど必要な「電流計の使い方」をわかりやすくまとめてみたよ。
早速、電流計の使い方を解説していくよ。
例として、次の直列回路に流れている電流の大きさを計測したい場面を想像してみてね。
まずは電流計を回路につなげてみよう。
つなげ方のルールは、
直列でつなぐ
ってこと。
回路の途中に電流計のプラス端子、マイナス端子にコードをさして回路に組み込んでいくよ。
ここで注意したいのがマイナス端子を指す場所。
電流計のマイナス端子には3つの端子が用意されていて、それぞれで計測できるマックスの電流の大きさが異なるんだ。
右からそれぞれ、
まで計測できるようになってるよ。
まずは一番大きな電流まで測れる5Aの端子につないでいくんだ。
なぜ一番大きな端子からなのかというと、
電流計の針が振り切れてしまって計測できなくなるのを防ぐためだね。
たとえば、2Aの電流が流れている回路に500mAまでしか測れないマイナスの端子をつなげてしまうとどうなる？
そう、2Aの電流が最大の500mAとして計測されてしまうんだ。
もしかしたら、針が振り切れ過ぎて電流計がぶっ壊れてしまう可能性だってある。
ってことで、安全のためにもマイナス端子は単位が大きいものからつないでいくようにしよう。
電流計のマイナス端子は一番大きいものにつないでみたね？？
一発でうまくいくこともあるけど、
電流計がピクリともしないときだってある。
そんなときはマイナス端子を1段階小さい単位のものに切り替えてみよう。
具体的にいうと、5Aのマイナス端子で針が動かなかったら次に大きい500mAに切り替えてみる。
それでも針がふれなかったら一番小さい50mAの端子にしてみる。
ちょうどいいマイナス端子を求めて小さい方にどんどん切り替えていくわけだ。
無事に電流計の針が動いたら、あとは電流の大きさを読むだけ。
読み方はいたって簡単で、
マイナス端子をさした単位のメモリを読むだけでいいのね。
それ以外のメモリは無視してしまうのがコツだ。
たとえば、電流計でマイナス端子500mAにしていたとき、次のように針がふれたとしよう。
このとき注目して欲しいのは赤い字の500mAのメモリのみ。
マックス500mAのメモリだけに注目してみると、この回路に流れている電流は200mAということがわかるね。
これで電流計の使い方は終了！
回路に流れる電流の大きさが計測できたはずだ。
電流計の使い方はだいたいわかったね。
ただ、ちょっと気になるのが、
なぜ電流計は直列つなぎにする必要があるのか？？
ということだ。
直列でも並列でもいいじゃないか？
なんて思っちゃうよね。
じつは電流計のつなぎ方を直列つなぎにこだわる理由は、
直列回路と並列回路に流れる電流の大きさの違い
にあるんだ。
直列回路では、
回路全体に流れる電流の大きさは等しい
っていう性質がある。
電流計を直列つなぎにしてしまえば、そのつなげた回路に流れる電流の大きさがわかるってことだ。
どこに直列つなぎしても同じ電流の大きさが得られるし便利。
しかしながら、並列回路だとちょっと事情が違ってくる。
なぜなら、並列回路の電流はどこでも等しいってわけじゃなくて、
枝分かれした電流を足すと、枝分かれ前の電流の大きさになる
っていう性質があるからね。
もし、回路に流れている電流を図りたいときに電流計を並列つなぎしてしまうと、
が違うことになるんだ。
ってことで、電流の大きさを計測したいときは、電流計を直列つなぎしてみよう。
電流計の使い方をマスターしたら次は「電圧計の使い方」も勉強してみてね。
そんじゃねー
Ken
こんにちは！この記事を書いているKenだよ。力士、みかけたね。
回路とは、
の3つが含まれている電気の回線のことで、
回路を誰でも読めるようにする回路図のかきかたなんかも勉強してきたよね。
じつはその回路というやつは2種類にわかれるんだよ。
今日はこの回路の種類の違いと見分け方をわかりやすくまとめてみたよ。
まずは直列回路と並列回路の違いを確認していこう。
ズバリ、この2種類の回路の違いは、
導線の道筋の数
だ。
もし、導線の道筋が一本で繋がっているなら直列回路、
1本じゃなくて2本以上ならば並列回路なんだ。
と、ここまでで直列回路と並列回路はなんとなくわかった。
でも、
どうやって直列回路と並列回路を見分けたらいいのかわからない！
と困っている子もいるはずだ。
そんな子のために、
直列回路と並列回路のとっておきの見分け方
を伝授しよう。
とある回路が直列回路か並列回路なのか？を見分けるときは、
回路の道筋を一筆書きできるか？
を検証してみるといいよ。
もし、一筆書きで回路の道筋をかけるならば、そいつは直列回路、
一筆じゃ無理で、二筆、三筆使わないとかけそうにないときは並列回路ってことになる。
回路のタイプに迷いが生じたときはこの見分けかたを使ってみよう。
つぎは「電流計の使い方」を勉強してみてね。
そんじゃねー
Ken
こんにちは！この記事を書いているKenだよ。玄米、絞り出したね。
中学理科では電気の勉強をして行くんだけど、中でもテストに狙わられやすいのが、
回路図の書き方
だ。
しつこいぐらいに、
「この回路の回路図をかいてください」
と言ってきたり、
「回路図の記号の意味を答えなさい」
とか攻めてくる問題が多いね。
今日はそんな回路図の書き方の問題を瞬殺するために、
中学理科で勉強する回路図の書き方のルール・決まり
を復習してこう。
回路図の書き方を勉強して行く前にちょっと待って。
まずは回路図とは何かを復習しておこう。
回路図とはズバリ、
回路を記号で表した図
のことだったね。
ここで出てくる回路とは、
電流が流れる道筋のこと。
この回路には次の3つがなくてはならないことになってるよ。
たとえば、「電気を使うところ」がない電池と導線だけだと回路は成立しなくなってしまうし、
「電池」がなくても、
「導線」がなくても回路にはなれないというわけね。
えっ。別に回路図なんか使わなくても生きていけるって！？
いやいや、そんなことはない。
回路図を使うと、自分が作った回路を他のだれかが再現できるようになるんだ。
たとえば、回路図がない世界で、自分の発明品の回路をスケッチしたとしよう。
そのスケッチによって伝わる人にはわかるかもしれないけど、もし絵心がない発明家だったら誰にも伝えられずに生涯を閉じることになっちまうだろうね。
しかし、回路図が全てを変えた。
誰でも同じ共通のルールで回路を回路図で表現できるようになったからだね。
誰かの回路図を読んで回路を理解できるし、自分が回路図を書けばだれかに自分の回路を伝えられるようになったんだ。
いわば回路図は電気界のほんにゃくこんにゃくみたいなもんで、回路図があるからみんな理解し合えるんだよ。
さて、いよいよ回路図の書き方のルールを見ていこう。
まず、回路の導線のかきかた。導線は、
直線でかくことがルールになっているよ。
こんな感じでゲジゲジしててはいけないし、
弧を描いてもいけない。
回路図の導線を描くときは必ず定規を使って直線で表現してやろう。
お次は電気器具たちの書き方だ。
電気器具とはたとえば、
などだね。
回路図ではこれらの電気器具をリアルにスケッチしてはダメで、器具たちを記号で表現するんだ。
中学理科で使う電気器具の記号は次のようなやつらだね↓
| 電気器具 | 記号 |
|---|---|
| 電池、電源 |  |
| 電球 |  |
| スイッチ |  |
| 抵抗器・電熱線 |  |
| 電流計 |  |
| 電圧計 |  |
最初は記号が覚えられんかもしれないけど、何回か回路図を書いていくうちになれるよ。
続いて導線に関する細かいルール。
導線の曲がり角は直角、つまり90度になっている必要があるんだ。
こんな感じでちょっと斜めになっててもいけないし、
広すぎてもいけない。
導線の角が90度になるように三角定規などを用いてかいてやろう。
導線の角には電気器具をかいてはいけないんだ。
たとえば、こんな感じで電球を角っこにおいたり、
電池を置いたりしちゃいけない。
電気器具たちは導線の直線部分に書いてみようね。
導線が交わってるところには点を打つようにしよう。
たとえば、2つの導線が交わっている箇所にはこんな感じで点を打ってやる。
逆に、導線が交わってないけど導線が交差してしまったとき。
この場合は点を打たないで直線同士を交差させてやろう。
以上が回路図の書き方のルールだったね。
最後に実際の電気回路を回路図にしてみよう。
今回は次のような電球2つと電池、それに電流計が繋がっている回路の回路図をかいてみよう。
まず電源をかいて、電源から出る導線をかいて伸ばしてみて、電球が2つ。
さらに電流計が1つ。
これで回路図がかけたね！
回路図の書き方をマスターしたら次は「直列回路と並列回路の見分け方」を勉強していこう。
そんじゃねー
Ken
こんにちは！この記事を書いているKenだよ。ぺんぺん草、捉えたね。
中2理科では電気についての勉強が待っているけど、その基礎でおさえたいのが、
電流
っていうやつね。
今日はこの「電流の正体」をわかりやすく基礎から解説してみたから、こんがらがってる時に参考にしてみてね。
ズバリ言ってしまおう。
電流とは、
金属中の電子の流れのこと
なんだ。
えっ、電子とか金属とか流れとかよくわからないだって？！？
そうだね。この電子の正体を理解するために1つ1つ基本を振り返って行こう。
まず「電子」って言葉がでてきたね。
こいつはマイナスの電気を帯びている小さな粒子のことだ。
この電子というやつはすべての物体に宿っているもので、もちろんこの記事を書いているぼくの手にもいるし、
鉛筆や消しゴムの中にだっているものなんだ。
いろんな物体の中に電子がいるっていったけど、特に
金属中の電子はすごい。
なぜなら、誰かに束縛されていなくて、自由に動き回ることができるからね。
普通の電子たちは自由ではなく何かに束縛されて毎日にを生きているのが普通なんだ。
たとえば、金属の導線の中にいる電子も自由。
ぼくらの手の中にいる電子や消しゴムの中の電子と比べるととんでもなく自由に動ける。
電流とは、この導線などの金属の中にいる電子たちが流れるように移動することをいうわけだね。
じゃあ、どういう時に金属の中の電子が動くのか？？
じつは、電気の力の性質を使って動いているんだ。
電気の力の性質を復習すると、
同じ電気同士は反発しあって、
違う電気同士は引かれ合うというものだったね。
マイナスとマイナスの電気は弾きあって、マイナスとプラスなら引き合ってくっつくというわけだ。
ここで電池に導線をつなげてみる。
電池とは簡単にいうと、一方の＋極にはプラスの電気が集まっていて、もう一方の – 極にはマイナスの電気が集まっているやつね。
この電池に導線をつなげてみたとしよう。
すると、導線の中にいる電子のうち、電池のマイナス極に近い奴らは、電気の性質によって、
電池のマイナス極から退けられる力
を受けるんだ。
なぜなら、電子の電気はマイナス、電池のマイナス極の電気もマイナスだからね。
で、一方、電池のプラス極に近い導線の電子たちをみてみよう。
電池のプラス極の電気はプラス、電子の電気はマイナスだから、
電子たちはプラス極に向かって引かれることになるね。
ここで電池と導線の全体を見てみると、
という現象が起きているね。
だから全体で見ると、導線の中の電子はマイナス極からプラス極へ向かって動いているはず。
こんな感じで、金属中の電子が流れることが電流の正体ってわけね。
しかし、だよ？
じつは電流には向きが定められていて、
電池の＋から- へ流れる
というルールになっているんだ。
これはさっきみてきた、電子の動きとは全く逆。正反対というやつね。
でも、なんで電流の向きは電子の動きと逆になっちゃってるんだろうね？？
その答えはズバリ、
電子よりも電流の方が先に発見されたからなんだ。
19世紀の初め、ボルタというイタリアの哲学者が電流なるものを発見した。
当時、電気には＋と-のものがあると知られていて、電池を導線につなぐと電流なるものが流れることがわかったんだ。
でも、その時はまだ電子を発見してなかった。
ゆえに、この当時の学者さんたちの間で、
とりま、電流はプラス極からマイナス極へ流れるものということにしましょうや
というルールが決定されたんだ。
それからおおよそ100年後。
今度は19世紀の後半の方に、イギリスのトムソンという物理学者が電子を発見。
電流の正体はどうやら電子が移動する流れであることを突き止めたわけね。
トムソンとしては、電流の向きは電子の流れの向きに沿ってマイナス極からプラス極にしたかったけど、
すでに業界では、
電流の向きはプラス極からマイナス極
と決まってしまっていたんだ。
だから、まあ
電子の流れの向きと電流の向きは逆だけどまあ別にいっか
ということに行き着いたんだ。
以上が電流とは何かの解説だったよ。最後に復習しておこう。
電流とは、
金属の中の電子の流れのことで、
という電気の力の性質があるから、電池を導線に繋げると、導線中の電子たちがマイナス極からプラス極に向かって動き出すわけね。
あとは、電流の向きと電子の動きは逆だってことも頭の片隅に置いておけば完璧だ。
電流をマスターしたら次は回路図の書き方を勉強してみてね。
そんじゃねー
Ken
こんにちは！この記事を書いているKenだよ。マイナンバー、手に入れたね。
中学2年生の理科では電気を勉強していくんだけど、もっとも基本的でかつ、身近でわかりやすいのが
静電気
と呼ばれる現象だね。
今から約2600年前に発見された現象で、この発見が電気の世界の始まりだったとされるんだ。
今日はこの「静電気」とは一体何者なのかということをわかりやすく解説してみたよ
= 目次=
ズバリ言ってしまおう。
静電気とは、
物体の電気のバランスが崩れている状態、
もしくは、
バランスを崩している電気そのもののこと
なんだ。
えっ。全然ピンとこないって？！
そんな時のために図を用いて説明していこう。
まず基本として押さえておきたいのが、
物体は＋と-の電気をそれぞれ同じだけ持っていて、電気のバランスがちょうどいい具合になっていること。
＋を多く持ってるわけでもないし、-を多く持ってるわけでもない。
しかし、だよ？
異なる物体同士がこすったりなどして接触したとしよう。
この衝突によって、ある物体の「-の電気」が他の物体にうつっちまうことがあるんだ。
その結果、-の電気を取られた物体の電気のバランスは、マイナスの電気が減って+が多くなってるね？？？
逆に、-の電気をぶんどってしまった物体は、マイナスの電気が多くなってる。
つまり、両者ともに接触することで電気のバランスを崩してしまったんだ。
で、この電気のバランスを崩れた状態のことを「静電気」と言ったり、
もしくは、このバランスを崩している電気自体を静電気と呼ぶこともある。
たとえば、+が多い物体だったら+の電気、-が多い物体だったらマイナスの電気が静電気ってことね。
静電気という言葉が電気のバランスが悪いことを表しているのか？？
はたまた、バランスを悪くしている電気自体のことを指しているのかは「静電気」という言葉が使われている文脈で読み取ってみてね。
2つの異なる物体が接触すると静電気を帯びることはわかった。
じゃあ、
静電気を帯びた物体はどうなってしまうんだろうね？？
一番特徴的なのが、
っていう2つの現象かな。
たとえば、教科書にもよく出てくる静電気の現象の具体例として、
ストローを袋から引き抜く
ってことがある。
給食で飲まないといけない牛乳あるでしょ？？
あの牛乳にはこんな感じでビニールに包まれたストローが入ってる。
この袋からストローを引きぬくと、袋とストローは接触。
この時に袋のマイナスの電気があろうことかストローに移動しちゃった。
すると、袋はマイナスの電気が少なくなってるからどっちかというと、＋の方が多い状態に。
逆に、マイナスの電気をゲットしたストローは、-の方が多いという状態になる。
ここで、こいつらを近づけてみると、、
くっつこうとするはずだ！
なぜなら、電気の力には、
符号が違う電気同士は引かれあう
っていう性質があるからね。
＞＞詳しくは「力の種類と性質」を復習してみてね。
逆に、マイナスの静電気を帯びたストロー同士を近づけたらどうなる？？
そう、そうなんだ。
ストロー同士は退けあうはずだ。
なぜなら、同じ符号の電気は退けあうという性質があるからね。
静電気はその名の通り、
静かに止まって動かない電気だから「静電気」と呼ばれる。
ってことは、静電気が静電気じゃ無くなる時は、
バランスの悪い電気たちが動いて、電気の調和のとれた状態に戻ろうとする時
だね。
で、この電気が元の状態に戻ろうとする時は次の2つの場合があるよ。
まず1つ目が電流が流れるだね。
電気のバランスが悪い物体同士が接触すると、電気のバランスをもとに戻そうとして電流が流れることがあるよ。
たとえば、ドアノブがあろうことかマイナスの静電気を帯びていたとしよう。
たぶん、ちょっと前にドアノブを触った人からのマイナスの電気が移動しちゃったんじゃないかな。
で、あろうことか、手には+の電気が帯びている。
もしかしたら手袋にマイナスの電気を取られちゃったのかもしれん。
この時、ドアノブに手を触れると、
手にドアノブのマイナスの電気が流れることになる。
つまり、電流が流れるってことさ。
手に電流が流れると痛いから、アウチって叫んじまうだろうね、たぶん。
さっきは接触して元の電気の状態に戻ったけど、たまにマイナスの電気は接触せずとも空気中を移動することがあるんだ。
このマイナスの電気が空気中を移動してしまうことを、
放電（ほうでん）
というよ。
静電気が放電する例としてよくあるのが、
雷
だね。
雲の中を見てみよう。
雲の中の小さい氷の粒たちがこすれまくって、ある粒たちはマイナスの電気、ある粒たちはプラスの電気を帯びることがある。
当然、マイナスの電気が多い方が重いから、マイナスの電気を帯びた粒たちは雲の下の方に、プラスだけの奴らは上に移動することになる。
この時、氷の粒に含むことができるマイナスの電気の限界をこえちまうと、氷の粒の塊から、プラスを帯びた地面の方に電気が流れることがあるんだ。
地上が＋の方が多い電気の状態になっていたら、この雲の氷の粒に溜まっていた限界を超えたマイナスの電気が地上に降ってくるのさ。
これが雷だね。
このように、触れもせずに空気中に電気がバンバン移動しちゃうことを「放電」というよ。
以上が静電気の基礎だったよ。最後に復習しておこう。
静電気とは、
を表す言葉で、
2つの物体が擦れたりしてマイナスの電気が移動してしまうことによって生じてしまうんだったね。
静電気が起きると、＋が多い電気の状態、-が多い電気の状態のどちらかになって、その物体同士がくっついたり退けあったりするんだ。
静電気は電気の勉強の基礎だからよーく復習しておこう。
静電気をマスターしたら次は「電流とは何か」を勉強してみてね。
そんじゃねー
Ken
