回路の一部に関するオームの法則
電気回路の研究と計算に使用できる電気工学の基本法則は、電流、電圧、抵抗の関係を確立するオームの法則です。その本質を明確に理解し、実際の問題を解決するために正しく使用できることが必要です。電気工学では、オームの法則を正しく適用できないために間違いがよく発生します。
回路の一部に関するオームの法則では、電流は電圧に正比例し、抵抗に反比例します。
電気回路に作用する電圧が数倍に増加すると、その回路内の電流も同じ量だけ増加します。そして、回路の抵抗を数倍に増やすと、電流は同じ量だけ減少します。同様に、パイプ内の水の流れが大きいほど、圧力は強くなり、水の動きに対するパイプの抵抗は小さくなります。
一般的な形式では、この法則は次のように定式化できます。同じ抵抗に対する電圧が高いほど電流は大きくなり、同時に同じ電圧に対する抵抗が大きいほどアンペア数は低くなります。
オームの法則を最も簡単な方法で数学的に表現するには、1 V の電圧で 1 A の電流を流すワイヤの抵抗は 1 オームであると考えられます。
アンペア単位の電流は、ボルト単位の電圧をオーム単位の抵抗で割ることによって常に求めることができます。したがって、回路のセクションに関するオームの法則は次の式で表されます。
I = U / R。
マジックトライアングル
電気回路のセクションまたは要素は、電流、電圧、抵抗の 3 つの特性によって特徴付けることができます。
オームの三角形の使用方法: 必要な値を閉じます。他の 2 つの記号がその計算式を提供します。ちなみに、この三角形からオームの法則と呼ばれる公式は 1 つだけです。これは、電流の電圧と抵抗への依存を反映するものです。他の 2 つの公式は、その結果ではありますが、物理的に意味がありません。
回路のセクションに対してオームの法則を使用して行われた計算は、電圧がボルト、抵抗がオーム、電流がアンペアの場合に正しく行われます。これらの量の複数の単位 (ミリアンペア、ミリボルト、メグオームなど) が使用される場合は、それぞれアンペア、ボルト、オームに変換する必要があります。これを強調するために、回路のセクションに関するオームの法則の公式は次のように記述されることがあります。
アンプ = ボルト / オーム
電流はミリアンペアとマイクロアンペアで計算することもできますが、電圧はボルトで、抵抗はキロオームとメグオームでそれぞれ表す必要があります。
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オームの法則は回路のすべてのセクションに当てはまります。回路の特定のセクションの電流を求める必要がある場合は、このセクション (図 1) に作用する電圧をこのセクションの抵抗で割る必要があります。
図 1. 回路の一部へのオームの法則の適用
オームの法則に従って電流を計算する例を示します。ランプに印加される電圧が 5 V の場合、抵抗 2.5 オームのランプに流れる電流を求める必要があるとします。5 V を 2.5 で割ります。 2 番目の例では、抵抗が 0.5 MΩ の回路で 500 V の電圧の影響下で流れる電流を求めます。これを行うには、抵抗をオームで表します。 500 V を 500,000 オームで割ると、回路内の電流がわかり、0.001 A または 1 mA になります。
多くの場合、電流と抵抗がわかっていれば、オームの法則を使用して電圧が決定されます。電圧を求める式を書いてみましょう
U = IR
この式は、回路の特定のセクションの両端の電圧が電流と抵抗に正比例することを示しています。この依存関係の意味を理解するのは難しくありません。回路部分の抵抗が変わらない場合、電圧を上げないと電流を増やすことができません。これは、抵抗が一定の場合、より大きな電流はより大きな電圧に対応することを意味します。異なる抵抗で同じ電流を得る必要がある場合、抵抗が大きいほど、それに応じて電圧も高くなければなりません。
回路のセクションにかかる電圧は、電圧降下と呼ばれることがよくあります。これは誤解を招くことがよくあります。多くの人は、電圧降下は無駄な電圧であると考えています。実際には、電圧と電圧降下の概念は同じです。 損失と電圧降下 - 違いは何ですか?
電圧降下は、電流が流れる回路にアクティブな抵抗があるため、回路全体の電位が徐々に低下することです。オームの法則によれば、回路 U の各セクションの電圧降下は、回路 R のこのセクションの抵抗とその中の電流 I の積に等しくなります。うーり。したがって、回路のセクションの抵抗が大きいほど、特定の電流に対する回路のそのセクションの電圧降下が大きくなります。
オームの法則による電圧の計算を次の例に示します。抵抗が 10 kΩ の回路のセクションに 5 mA の電流が流れるとします。このセクションの電圧を決定する必要があります。
R — 10000 Ωで A = 0.005 A を乗算すると、50 V に等しい電圧が得られます。5 mA に 10 kΩ を乗算しても同じ結果が得られます: U = 50 in
電子機器では通常、電流はミリアンペアで表され、抵抗はキロオームで表されます。したがって、オームの法則に従った計算ではこれらの測定単位を正確に使用すると便利です。
電圧と電流がわかっている場合は、オームの法則により抵抗も計算されます。この場合の式は次のように書かれます: R = U / I。
抵抗は常に電圧と電流の比です。電圧が何倍にも増加または減少すると、電流も同じ倍だけ増加または減少します。抵抗に等しい電圧と電流の比は変化しません。
抵抗を決定する式は、特定の導体の抵抗が電流と電圧に依存することを意味すると理解すべきではありません。ワイヤの長さ、断面積、材質に依存することが知られています。一見、抵抗を求める式は電流を計算する式に似ていますが、両者には根本的な違いがあります。
回路の特定のセクションの電流は実際には電圧と抵抗に依存し、それらが変化するにつれて変化します。そして、回路のこの部分の抵抗は、電圧と電流の変化に依存しない一定の値であり、これらの値の比に等しくなります。
回路の 2 つのセクションに同じ電流が流れ、それらに印加される電圧が異なる場合、より大きな電圧が印加されるセクションの抵抗がそれに応じて大きくなることが明らかです。
そして、同じ電圧の作用下で、回路の 2 つの異なるセクションに異なる電流が流れる場合、このセクションでは常に小さな電流が流れ、抵抗が大きくなります。これはすべて、回路のセクションに関するオームの法則の基本的な定式化、つまり、電流が大きくなるほど電圧が大きくなり、抵抗が小さくなるという事実から導かれます。
回路の一部の抵抗をオームの法則で計算する例を以下に示しますが、電圧 40 V で 50 mA の電流が流れる部分の抵抗を求めます。アンペアでは、I = 0.05 A となります。40 を 0.05 で割ると、抵抗は 800 オームであることがわかります。
オームの法則は、いわゆる電流電圧特性の形で視覚化できます。ご存知のとおり、2 つの量間の正比例関係は原点を通る直線です。この依存関係は通常、線形と呼ばれます。
図では。図２は、抵抗が１００オームの回路部分に関するオームの法則のグラフ例として示されている。横軸は電圧（ボルト）、縦軸は電流（アンペア）です。電流と電圧のスケールは必要に応じて選択できます。各点の電圧と電流の比が 100 オームになるように直線が引かれます。たとえば、U = 50 V の場合、I = 0.5 A、R = 50: 0.5 = 100 オームとなります。
米。 2… オームの法則（電流-電圧特性）
電流と電圧の負の値に対するオームの法則のグラフは同じです。これは、回路内の電流が両方向に同じように流れることを意味します。抵抗が大きいほど、所定の電圧で得られる電流は少なくなり、直線はより慎重に動きます。
電流電圧特性が開始点を通る直線である、つまり電圧または電流が変化しても抵抗が一定であるデバイスを線形デバイスと呼びます。線形回路、線形抵抗という用語も使用されます。
電圧や電流が変化すると抵抗値が変化する素子もあります。この場合、電流と電圧の関係はオームの法則に従ってではなく、より複雑な方法で表現されます。このようなデバイスの場合、電流-電圧特性は開始点を通過する直線ではなく、曲線または破線のいずれかになります。これらのデバイスは非線形と呼ばれます。
このトピックについては、以下も参照してください。 オームの法則の実際の適用
