並列回路で全体の抵抗を求める方法とオームの法則の使い方

物理学

中学2年生の電気の授業で学ぶ並列回路について、全体の抵抗(R)を求める方法に関する疑問があります。質問者は、オームの法則を使うべきだと言われた一方で、1/R1 + 1/R2 で抵抗を求める方法も理解していると述べています。本記事では、なぜオームの法則(R = V/I)が並列回路の全体抵抗に使えるのか、また1/R1 + 1/R2 を使うべき場合とその違いを詳しく説明します。

1. 並列回路の抵抗を求める基本の方法

並列回路において、複数の抵抗が並列に接続されているとき、全体の抵抗(R)は次の式で求めます:
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
この式は、各抵抗の逆数を足し合わせてから逆数をとるという方法です。この方法が有効なのは、抵抗が並列に接続されている場合に限ります。

2. オームの法則と並列回路の関係

オームの法則(R = V/I)は、回路全体での電圧(V)と電流(I)をもとに全体の抵抗(R)を求める方法です。並列回路において、全体の電圧は変わらないため、この法則を使うことができます。例えば、電源の電圧(V)と電源の電流(I)が分かっている場合、オームの法則を使って全体の抵抗(R)を簡単に求めることができます。

3. 並列回路でオームの法則が使える理由

並列回路では、各抵抗にかかる電圧が同じです。そのため、オームの法則を使うことで全体の抵抗を求めることができるのです。ただし、複数の抵抗が並列に接続されている場合、1/R = 1/R1 + 1/R2 の方法で求めるのが通常です。オームの法則を使うためには、回路全体の電圧と電流を把握している必要があります。

4. 並列回路における抵抗の違いと実際の計算例

例えば、並列回路において2つの抵抗R1=10ΩとR2=20Ωがある場合、全体の抵抗Rは次のように計算されます:
1/R = 1/10 + 1/20 = 3/20
したがって、R = 20/3 ≈ 6.67Ωとなります。この方法で計算することができますが、オームの法則を使用する場合は電源の電圧と電流を知ることが必要です。

5. まとめ:オームの法則と並列回路の抵抗計算

並列回路において、オームの法則(R = V/I)を使って全体の抵抗を求めることができますが、並列回路特有の計算方法(1/R = 1/R1 + 1/R2)も重要です。オームの法則は電源の電圧と電流がわかっている場合に使うのが適切で、並列回路では抵抗の逆数を足し合わせて全体の抵抗を求めます。どちらの方法を使うかは、状況に応じて選びましょう。

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