オームの法則
電流・電圧・抵抗の3つは、シンプルな関係式で結ばれています。中学物理の重要法則の1つです。
基本知識
オームの法則: 電圧 V [V] は電流 I [A] と抵抗 R [Ω] の積に等しい。V = IR
変形すると:
・電流を求める: I = V / R
・抵抗を求める: R = V / I
電気抵抗 R は電流の流れにくさを表し、単位はオーム(Ω)です。
抵抗の接続:
・直列接続の合成抵抗: R = R₁ + R₂(和)
・並列接続の合成抵抗: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂(逆数の和)
並列にすると合成抵抗は最も小さい抵抗よりさらに小さくなります。
📘 重要用語
オームの法則（V = IR）
電気抵抗 R（電流の流れにくさ。単位 Ω(オーム)）
導体（電気を通しやすい物質。金属・銅・アルミニウム）
不導体（絶縁体）（電気を通しにくい物質。ゴム・プラスチック・木）
半導体（条件で導体にも絶縁体にもなる物質。ケイ素・ゲルマニウム）
合成抵抗（複数の抵抗を1つにまとめた抵抗値）
オームの法則（V = IR）
電気抵抗 R（電流の流れにくさ。単位 Ω(オーム)）
導体（電気を通しやすい物質。金属・銅・アルミニウム）
不導体（絶縁体）（電気を通しにくい物質。ゴム・プラスチック・木）
半導体（条件で導体にも絶縁体にもなる物質。ケイ素・ゲルマニウム）
合成抵抗（複数の抵抗を1つにまとめた抵抗値）
深掘り (背景・意義)
オームは1827年にこの法則を発表しました。電子の流れと金属内部のイオンの衝突から、流れにくさが生まれます。
同じ材質でも抵抗は変わります:
・電線が長いほど抵抗大、短いほど抵抗小
・電線が太いほど抵抗小、細いほど抵抗大
これは「断面積に反比例、長さに比例」と表現できます。
抵抗値の例: 銅線1mで0.017Ω、白熱電球で約100Ω、人体は乾燥時で数千〜数万Ω、湿った皮膚で1000Ω程度。
半導体はコンピュータの基礎で、不純物の量で抵抗を細かく制御できます。シリコン(ケイ素)を使ったトランジスタ・集積回路は20世紀後半最大の発明の1つです。
💡 ポイント
- オームの法則: V = IR
- 抵抗 R の単位: Ω(オーム)
- 導体・絶縁体・半導体の分類
- 直列合成: R = R₁ + R₂
- 並列合成: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂
- 電線は長いほど抵抗大、太いほど抵抗小
- 半導体はコンピュータ・電子機器の基礎
注意点 (混同しやすい)
① 抵抗の単位はΩ(オーム)。電圧の単位 V とは違う。② 並列の合成抵抗は逆数の和の逆数。「単純な和」ではない。③ 並列で合成すると小さくなる(電気の通り道が増えるから)。④ オームの法則は抵抗が一定のときのみ厳密。電球など発熱で抵抗が変わると曲がる。
練習
- 抵抗20Ωに3Aの電流が流れているときの電圧を求めなさい。
- 12Vの電源に4Ωの抵抗をつなぐと、流れる電流は何Aか。
- 10Ωと15Ωの抵抗を直列接続したときの合成抵抗を求めなさい。