電気の基本!電流・電圧・抵抗の関係とオームの法則とは?

こんにちは!

疑問を持つ子

実際電気って何??

悩む子

電流とか電圧とか難しい…

と思う方も多いと思います。電気とは何かを説明しようとすると電子や原子の話になってしまい、とても難しく感じてしまうと思います。

シモ

私もはじめはちんぷんかんぷんでした

なので今回は電気のイメージを持ってもらうために、大きな流れの部分についてお話していきます!大まかに全体像を把握して、電気のイメージを持ちましょう!

この記事で分かること
  • 電流とは電気が流れる量。電圧が大きく、抵抗が小さいほどたくさん流れる
    • 電流 = 電圧 ÷ 抵抗
  • 電圧とは電気を流そうとする力。電流が大きく、抵抗が小さいほど強い力になる
    • 電圧 = 電流 × 抵抗
  • 抵抗とは電気の流れにくさ。電圧が小さく、電流が大きいほど流れやすい状態(小さい力でたくさん流れている)
    • 抵抗 = 電圧 ÷ 電流
  • この3つの関係性を「オームの法則」と呼ぶ

それぞれについて詳しく解説していきます!今回は電車の話はありません。

それでは、よろしくお願いします!

目次

電気の基本!電流と電圧と抵抗の関係について

電気はよく水の流れに例えられます。こんなポンプの付いた水槽をイメージしてください。

水槽に水があり、ポンプで水を吸い上げて、それが循環しています。金魚などの魚を飼育したことがある人はイメージしやすいでしょうか?電気の流れも非常に似ていて、電気も回路の中を循環しています。

それではこの水槽のイメージを持ったまま、それぞれについてお話ししていきます!

電気の基本①電流とは?

この水槽では、ポンプが水槽の水を吸い上げて水槽の中をぐるぐる流れる量を「水量」とします。電気の回路では電気の流れる量のことを「電流」と言います。

電流の単位は「アンペア(A)」です。英語で言うと電流は「Intensity of current」で、頭文字を取って「電流I」といった形で表されます。

なので電流の数値が高いほど、多くの電気が流れていることになります。

電気の基本②電圧とは?

続いて電圧ですが、これは水槽で例えるとポンプが「水を吸い上げる力」にあたります。言い換えると「水を送り出そうとする力」とも言えます。電気の回路では乾電池などの電源の力を使って電気を流そうとしています。この電気を流そうとする力を「電圧」と言います。

電圧の単位は「ボルト(V)」です。英語で言うと電圧は「Electromotive force」で、頭文字を取って「電圧E」といった形で表されます。

なのでこの電圧の数値が高いほど、電気を流そうとする力が強いということになります。

電気の基本③抵抗とは?

最後に抵抗です。これは水槽で例えるとポンプから水槽までの「菅の太さ」にあたります。この菅の太さが太いほど水はたくさん流れ、細いほど流れる水は少なくなりますよね?電気の回路では電気の流れにくさのことを「抵抗」と言います。

抵抗の単位は「オーム(Ω)」です。英語と言うと抵抗は「Resistance」で、頭文字を取って「抵抗R」といった形で表されます。

ここで重要なのが、流れやすさではなく「流れにくさ」ということです。

つまり抵抗の数値が大きいほど電気は流れにくく、抵抗の数値が小さいほど電気は流れやすいということになります。

先ほど水槽の菅の太さで例えましたが、抵抗も電線が太いほど電気が流れやすくなります。電気の場合は他にも

  • 電線の長さ
  • 電線の素材
  • 電線の温度

などによっても変わってきます。この辺の詳しい話は電気の抵抗とは?電車での使い道という記事でお話ししていますので、ぜひ合わせてご覧いただければと思います。

例えばよく使われるのが銅を使った銅線ですが、銀を使った銀線の方が抵抗値が低いのでより電気信号が伝えやすく、オーディオに使うと音質が良くなるそうです。

では続いて、電流・電圧・抵抗にはどんな関係性があるのかについて見ていきましょう!

電流・電圧・抵抗の3つ関係性!オームの法則とは

さてここまで電流・電圧・抵抗についてお話しました。じつはこの3つはとても関係が深く、電気はこのバランスで成り立っていると言っても過言ではありません!
3つには以下のような関係が成立します。

電圧 = 電流 × 抵抗

またそれぞれの英語の頭文字を取って省略した形で

E = I R

と表されることが多いです。この関係性を発表した「ゲオルク・オーム」さんにちなんで、「オームの法則」と呼びます。

この関係性を電流・電圧・抵抗でそれぞれ表して説明すると

オームの法則を使った電流の説明

電流 = 電圧 ÷ 抵抗

つまり「電流(電気が流れる量)は、電圧が大きく、抵抗が小さいほどたくさん流れる」ということになります。

オームの法則を使った電圧の説明

電圧 = 電流 × 抵抗

つまり「電圧(電気を流そうとする力)は、電流が大きく、抵抗が小さいほど強い力になる」ということになります。

オームの法則を使った抵抗の説明

抵抗 = 電圧 ÷ 電流

つまり「抵抗(電気の流れにくさ)は、電圧が小さくて、電流が大きいほど流れやすい状態」ということになります。

以上のように電流・電圧・抵抗はそれぞれのバランスで成り立っていて、3つのうち2つの数値が分かれば残り1つは計算で求めることができます。

オームの法則を使った計算の問題例

以下のような電気回路で乾電池の電圧1.5V、豆電球の抵抗が5Ωの時、電流はいくらになるか?

豆電球回路のサンプル
豆電球の回路

電流 = 電圧 ÷ 抵抗 なので

電流 = 1.5V ÷ 5Ω
= 0.3A

が答えとなります。

まとめ:電流・電圧・抵抗について理解し、3つの関係性をオームの法則で説明できるようにしよう!

この記事で分かること
  • 電流とは電気が流れる量。電圧が大きく、抵抗が小さいほどたくさん流れる
    • 電流 = 電圧 ÷ 抵抗
  • 電圧とは電気を流そうとする力。電流が大きく、抵抗が小さいほど強い力になる
    • 電圧 = 電流 × 抵抗
  • 抵抗とは電気の流れにくさ。電圧が小さく、電流が大きいほど流れやすい状態(小さい力でたくさん流れている)
    • 抵抗 = 電圧 ÷ 電流
  • この3つの関係性を「オームの法則」と呼ぶ

今回は電流・電圧・抵抗とオームの法則についてお話しましたが、ご理解いただけたでしょうか?

同じことを何度か繰り返しましたが、電気を勉強する上では非常に大切なことです!まずはなんとなくで良いので、電流・電圧・抵抗が何か、オームの法則とはどんなものかイメージをつかんで下さいね!電車の仕組みを理解する上で大切になってきます。

シモ

分からないことがあれば
気軽にコメントいただければと思います!

この記事が理解できた方は、電気を送る仕組みについての記事を読んで理解を深めるか、抵抗について深掘りして電車の制御方法について理解を深めてみましょう!

それでは、ありがとうございました!

電車を好きになろうブログでは、鉄道マン歴10年の筆者が鉄道に関することを記事にしております。

ぜひ他の記事と合わせて鉄道に興味を持っていただけたら幸いです!

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