オームの法則について復習してみました。

前回の記事で紹介したiCircuitをiPadに導入したおかげでちょっとした実験がはかどります。

1.オームの法則

電気の基本！オームの法則！

電圧E(V) = 抵抗R(Ω) × 電流I(A)・・・①式

試しに5V電源に1、10、100Ωの抵抗を繋ぐと、図1の様に抵抗が小さい方が多くの電流が流れます。

図1:直流回路のオームの法則

①式を電流I(A)について変形すると、

電流I(A) = 電圧E(V) ÷ 抵抗R(Ω)・・・②式

となり、図1では全て電圧は5Vなのでそれぞれの抵抗について計算すると以下の通りです。

図1上 : 5V÷1Ω=5A

図1中 : 5V÷10Ω=0.5A=500mA

図1下 : 5V÷100Ω=0.05A=50mA

2.直列接続の合成抵抗

抵抗を直列に並べたらある意味一つと言うことです。

図2:直列接続の合成抵抗

図1の抵抗を2:8で二つに分けてみましたが、流れる電流は変わりません。つまりいくら抵抗を分割しようが抵抗値の合計が同じなら理論上同じ抵抗とみなせます。

電圧E(V) = 抵抗{R1+R2}(Ω) × 電流I(A)・・・③式

並列抵抗のイメージとしては、片側1車線より片側2車線の道路の方が流れが良いという事ですが、計算式は忘れがちです(^_^;)

電圧E(V) = 抵抗{(R1×R2) ÷ (R1+R2)}(Ω) × 電流I(A)・・・④式

抵抗R(Ω) = 抵抗{(R1×R2) ÷ (R1+R2)}・・・⑤式

並列接続の抵抗は⑤式により抵抗一つとみなせます。

図3:並列接続の合成抵抗

⑤式より、図3上並列回路の抵抗を一つの抵抗として計算すると

{(8Ω×2Ω)÷(8Ω+2Ω)}=1.6Ω

となりました。

8Ωと2Ωの並列抵抗は1.6Ωの直列抵抗とみなせるので、図3下の様に回路を直列抵抗に直すと、並列抵抗と同様に3.13A流れました。

抵抗の定格電力に余裕がない時には、⑤式で計算して抵抗を数本に分ける事でクリア出来そうです。

抵抗二本で、好きな電圧に降圧させる事が出来ます。

※ささやかな電流しか流せないので、5Vマイコンからの出力信号を⒊3Vマイコンに降圧して入力する際やトランジスタを駆動する際など、あまり大きな電流を必要としない回路に使用します。

図4:分圧回路

分圧後の電圧の計算式は、

Vout = 抵抗{R2 ÷ (R1+R2)} × 電圧E(Ｖ)・・・⑥式

分圧後に電流が流れていない状態(図4上、コンデンサ)から、流れている状態(図4下、抵抗)になると電圧が下がっているのが分かります。

オームの法則って大事です！

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