【STEP2-1】電圧・電流・抵抗｜回路図の3つの主役を見分ける

回路図を開いた瞬間、線と記号ばかりに見える。

電圧・電流・抵抗の説明を読んでも、
結局どれが何をしているのか分からない。

そんな経験はありませんか。

直流回路で最初に必要なのは、
公式を増やすことではありません。

回路の中にいる三つの主役を見分けることです。

• 電圧は、電気を動かすための「差」
• 電流は、回路を実際に流れている量
• 抵抗は、電流の流れにくさ

まずは、この三つが同じものではないと分かれば十分です。

電気は「高さの差」があるから動く

水は、高い場所から低い場所へ流れます。

両側の高さが同じなら、水は流れ続けません。

電気でも、二つの点の状態に差があると電荷が動きます。

この電位の差を、電圧といいます。

V=\text{2点間の電位差}

電圧は一つの点だけに存在する量ではなく、
二つの点の差です。

そのため、電圧計は測りたい部分の両端へ並列につなぎます。

ここで大切なのは、
「電圧が流れる」と考えないことです。

流れるのは電流です。電圧は、
流れを生み出す差です。

電流は「ある時間に通過した電荷の量」

導線の中を電荷が移動すると、電流が流れます。

I=\frac{Q}{t}

電流 I は、時間 t の間に通過した電荷 Q の量を表します。

1 Aは、1秒間に1 Cの電荷が通過する大きさです。

1\,\mathrm{A}=1\,\mathrm{C/s}

電流計は、その場所を通過する電流を測るため、
回路へ直列につなぎます。

水の量を測る計器を、
水の通り道へ入れるイメージです。

なお、回路図で使う電流の向きは、
正電荷が動く向きとして決められています。

金属中の電子の移動方向とは反対ですが、
計算では回路図に示した電流方向を基準にすれば大丈夫です。

抵抗は、電流を消すものではない

抵抗は、電流の流れにくさを表します。

単位はオームです。

R\ [\mathrm{\Omega}]

抵抗があると電流は小さくなりますが、
抵抗の手前で電流が消えるわけではありません。

一本道の直列回路なら、
抵抗の前後を流れる電流は同じです。

抵抗では、電気エネルギーの一部が熱などへ変わります。

「電流を使い切る」のではなく、
「電圧が下がり、エネルギーが別の形へ移る」と考えます。

計算する前に、三つの量を動かす

同じ抵抗へ加える電圧を大きくすると、
電流はどうなるでしょうか。

電気を動かす差が大きくなり、
流れにくさが同じなら、電流は大きくなります。

反対に、電圧を同じにして抵抗を大きくすると、
電流は小さくなります。

まだ公式を使わなくても、

• 電圧を上げる → 電流は増える
• 抵抗を上げる → 電流は減る

と予想できます。

この予想が、次のLessonで扱うオームの法則の形になります。

小さな回路で確認する

10 Vの電源と、
5 Ωの抵抗をつないだ回路を考えます。

流れる電流は2 Aです。

ここで抵抗を10 Ωへ大きくすると、
電流は1 Aになります。

数字を覚える必要はありません。

「抵抗を2倍にしたら、
電流は半分になった」と変化を見ます。

STEP1で学んだ反比例が、
回路の現象として現れています。

はるの気づき

私は長い間、V・I・Rを公式の中の文字として見ていました。

だから式を忘れると、
三つとも一緒に分からなくなりました。

でも、本当に必要だったのは暗記量ではありませんでした。

「何が差で、何が流れで、何が邪魔をするのか」

この役割へ戻れるようになると、
公式を忘れても考え直せます。

分からない場所まで戻ることは後退ではなく、
回路を読み直すためのつなぎ直しです。

電験3種では、ここを確認する

問題文を読んだら、
最初に次の三つへ印を付けます。

• 与えられた電圧
• 流れている、または求めたい電流
• 電流の通り道にある抵抗

次に、「一つを変えたら、
答えは増えるか減るか」を予想します。

選択肢問題では、この予想だけで不自然な答えを除けることがあります。

まとめ

電圧は二点間の電位の差。

電流は一定時間に通過する電荷の量。

抵抗は電流の流れにくさです。

公式を見る前に、三つの役割を言葉にしてください。

次は、この関係を一つの式にしたオームの法則を扱います。

V＝IRを暗記せず、
三つの量を実際に動かして読みます。

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