電圧と電流の違いについてわかりやすいように、水鉄砲にたとえて説明してみます。 初めて耳にする人には、 電圧や電流 といっても、何しろ目に見えないものなので、ピンとこないかもしれません。 電圧と電流の違いは何?
このとき「オームの法則」を利用して、 与えられた電圧から必要な電流を流せるだけの抵抗値を求めます。 すなわち、 20mA = 6V ÷ R が成り立つようなRの値の抵抗器を、LEDの前か後に置いてあげれば良いわけです。 ここで、mA(ミリアンペア)のm(ミリ)は、1000分の1を表す接頭辞です。これを考慮してRについて解くと、 R = 6V ÷ (20 × 0. 電圧と電流の関係 レポート. 001) = 300 となります。また、抵抗値の単位はΩ(オーム)といいます。よって、乾電池4本6Vで20mA駆動のLED1個を光らせたいときは、「300Ωの抵抗が必要」となります。 コンセントでもLEDを光らせてみよう 今度はコンセントからの電気、100Vの電圧でLEDを光らせることを考えてみましょう。(ここでは、簡単のため直流100Vとして話をすすめます) 先ほどの乾電池の電圧6Vが100Vへと大幅に大きくなりました。この場合も、オームの法則を使って必要な抵抗器の値を求めてみましょう。 R = 100V ÷ (20 × 0. 001) = 5000 5000Ω、ですね。ほとんどの場合は5000Ωとは言わず、1000を表す接頭辞のk(キロ)を用いて5kΩ(キロオーム)と表記されます。よって、5kΩの抵抗器を入れれば、コンセントからの100Vという大きな電圧でも同じLEDを光らせることが可能なのです。 しかし実際には、電子工作でよく使われるような小さな抵抗器では、「定格電力」の値を大きくオーバーして焼き切れてしまうため、大電力用の大きな抵抗器を使う必要があります。これは後述する、電子パーツの「消費電力」が関係しています。 どんなところにも抵抗は存在する もしも抵抗器がない回路を作ると、電流はどれぐらい流れるのでしょうか? 抵抗器がもし無かったとしても、回路を構成する銅線・LED・電池に至るまで、電子パーツはすべて「抵抗値」を持っています。ここでオームの法則を考えてみましょう。 I = E ÷ R ここで、回路全体の抵抗値がRだったとします。このRが限りなく0に近づくとすると、電流Iは電圧Eの値に関係なく、無限に上昇していきます。
電力の求め方 まずは、 電力ワット(W)の求め方 です。 【例題】ある家電製品の電圧と電流を測ると、それぞれ100V、5Aでした。この家電製品の消費電力は何ワットですか? ペイの法則で確認すると、電力は電圧×電流になりますので、例題の計算は次のようになります。 100V×5A=500W こうして、この家電製品の消費電力が500Wであることが分かります。 電圧の求め方 次は、 電圧ボルト(V)の求め方 です。 【例題】消費電力700Wの電化製品の電流を測ると、7A流れていました。この時の電圧は何ボルトになりますか? 【中２理科】直列回路・並列回路とは ～電流・電圧の大きさのちがい～ | 映像授業のTry IT (トライイット). ペイの法則で確認すると、電圧は電力÷電流になりますので、例題の計算は次のようになります。 700W÷7A=100V こうして、この家電製品に掛かっている電圧が100Vであることが分かります。 電流の求め方 最後は、 電流アンペア(A)の求め方 です。 【例題】消費電力800Wの家電製品が、電圧200Vで動作しています。このときの電流は何アンペアになりますか? ペイの法則で確認すると、電流は電力÷電圧になりますので、例題の計算は次のようになります。 800W÷200V=4A こうして、この家電製品に流れている電流が4Aであることが分かります。 抵抗を使っての電力の計算 ここからは少し応用になりますが、 抵抗を使った場合の電力の計算方法 をお伝えします。 電力(W)の値=「P」 電圧(V)の値=「E」 電流(A)の値=「I」 抵抗(Ω)の値=「R」 とすると、電力の公式は下記のように置き換えることができます。 抵抗を使った電力の計算式! P=EI=I 2 R P=EI=E 2 /R これは、 オームの法則より、電圧と電流を抵抗を使って表すと次のようにるから ですね。 E=RI I=E/R ※オームの法則については別ページで詳しくお話していますので、興味のある方はこちらにも遊びに来てくださいね。 このように、電力の計算は 「電力=電流の2乗×抵抗」または「電力=電圧の2乗÷抵抗」 でもすることができます。 テストの応用問題として良く出てくるところなので、ここまではしっかり覚えておきたいところです。 まとめ 以上で、 電力・電圧・電流の計算方法について の話を終わります。 まとめると、下記の通りです。 電力・電圧・電流にはそれぞれ関係性がある この3つは、どれか2つが分かれば残りの1つが分かる 電力=電圧×電流 電圧=電力÷電流 電流=電力÷電圧 「ペイの法則」という覚え方がある 電力は、抵抗を使った計算しきでも表すことができる あなたもぜひ 計算の仕方をマスターして、学校のテストや実生活で役立てて みてくださいね(^^) また、このページで出てきたワット、ボルト、アンペアの定義についても別ページで詳しくお話していますので、興味のある方はこちらにも遊びにきてくださいね。
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