オームの法則・電力の公式
オームの法則
オームの法則・・・抵抗に加わる電圧は、抵抗値と電流値の積になるという法則。電験3種を受験する上で最も大切な法則
$$・V=RI$$
$$・I=\frac { V }{ R } $$
$$・R=\frac { V }{ I } $$
3つの公式のうち1つ覚えれば、どんな問題にも対応できるが、スピード的なことを考えて3つとも全て覚えることを推奨する。
V:電圧[V]：回路に電流を流そうとするはたらき。
R:抵抗[Ω]：回路の電流を妨げようとするはたらき。
I:電流[A]：電圧をくわえることで回路上を流れているもの。正体は物質内に存在する電子。
オームの法則は基本的に使い方が以下の2パターンあり、どちらもマスターする必要がある。
- 回路上の抵抗などの素子で適用するパターン
- 回路全体で適用するパターン
回路上の抵抗などの素子で適用するパターン
例えば上の図のように10Ωの抵抗に30Vの電圧が加わるとき、この抵抗を流れる電流は30V÷10Ω＝3Aという風に求めることができる。
このように、回路上の1つの素子に着目して使う。
回路全体で適用するパターン
例えば、上の図のように電源電圧が50Vで、回路全体を流れる電流が10Aのとき、回路全体の抵抗は50V÷10A＝5Ωという風に求めることができる。
すなわち、この2個の抵抗の合成抵抗が5Ωということが分かる。
(勿論、各抵抗が何Ωかはこの回路から求めることはできない)
このように、回路全体での電流と電圧と抵抗に着目して使う。
電力の公式
Ｐ：電力[W]は抵抗で消費される電力エネルギーのことで、以下の公式で求めることが出来る。
例えば下図の回路のそれぞれの抵抗の電力を求める場合
10Ωの抵抗の消費電力は20Ｖ×2Ａ＝40Ｗ
20Ωの抵抗の消費電力は40V×2Ａ＝80Ｗ
回路全体の消費電力は40W+80Ｗ＝120Ｗ
となります。
また回路全体の消費電力は電源電圧×回路全体の電流で求めることもできます。
その場合は60V×2A=120Ｗ
という風に先ほど求めた電力と一致しますね。(緑字の部分)
どちらの求め方でも大丈夫ですが、両方覚えておくとよいでしょう。
まとめ
オームの法則を使う事で、電圧・電流・抵抗のうちどれか2つ分かれば、残りのもう1つが分かる。
ただし、その使い方は回路上の素子で見る場合と回路全体で見る場合の2パターンがあるので注意しなければならない。
また、複雑な問題になってくると、電圧・電流・抵抗が変数(数字ではなく文字)で表されていて、変数を使って電圧や電流や抵抗を求めることで初めて問題が解けるようになっていたりするので、変数が出たとしても、2つの要素が分かったら、もう1つの要素をオームの法則で求めることが大切になってくる。
