オームの法則 ドイツの物理学者によって与えられた ゲオルグ・サイモン・オーム 。これは、電気回路の電流、抵抗、電圧の関係を示します。電流 I、電圧 V、抵抗 R の関係は、1827 年にドイツの有名な科学者ゲオルグ・シモン・オームによって与えられました。彼は実験を行った結果、導体を流れる電流と導体の抵抗の積が電圧降下を決定することを発見しました。回路内の導体です。

この記事では、次の目次に記載されているすべてのトピックを含め、オームの法則の概念を詳しく説明します。

オームの法則の定義

オームの法則によれば、すべての物理的条件と温度が一定に保たれる限り、導体にかかる電圧は導体を流れる電流に正比例します。

したがって、オームの法則によれば、導体を流れる電流は回路の両端の電圧に正比例します。 V∝I。 このように、オームの法則は、印加される電圧と導体に流れる電流との基本的な関係を規定するものであり、電気回路を扱う上で役立つ基本法則と考えられています。オームの法則では、電流は電圧と線形関係に従うと述べています。

オームの法則の説明

オームの法則は、導体にかかる電圧はその導体を流れる電流に正比例するという静電気の基本法則の 1 つです。この条件は次のように定義できます。

V ∝ I

比例記号を削除すると、

V = RI

どこ R は比例定数であり、材料の抵抗と呼ばれます。材料の抵抗は次のように計算されます。

R = V/I

抵抗はオームで測定されます。それは記号Ωで表されます。

オームの法則の公式

すべての物理パラメータと温度が一定に保たれるという条件下では、オームの法則によれば、導体にかかる電圧は導体を流れる電流に正比例します。

オームの法則は次のように述べられています。

V ∝ I

または

V = I × R

どこ、

• R として知られる比例定数です。 抵抗、
• で は印加電圧、そして
• 私 電気回路を流れる電流です。

上の式を再整理して、次のように電流と抵抗も計算できます。

オームの法則によれば、導体に流れる電流は次のようになります。

I = V / R

同様に、抵抗は次のように定義できます。

R = V / I

オームの法則のグラフ

オームの法則は、温度などの物理的条件が一定の場合に成立します。これは、温度が変化すると回路に流れる電流が変化するためです。したがって、温度などの物理的要因が影響する場合には、オームの法則が違反します。たとえば、電球の場合、電球に流れる電流が増加すると温度が上昇します。ここでは、オームの法則は当てはまりません。

オーミック回路のグラフについては、以下の図で説明します。

オームの法則グラフ

オームの法則ユニット

オームの法則に関連する物理量は次の 3 つです。

• 現在
• 電圧
• 抵抗

以下に追加された表は、使用されるさまざまな記号とその単位を示しています。

オームの法則の方程式

オームの法則は次の 3 つの方程式を提供します。

• V = I × R
• I = V / R
• R = V / I

どこ、

• で は電圧、
• 私 は電流であり、
• R 抵抗です。

電圧、電流、抵抗の関係: オームの法則

電圧、電流、抵抗の関係は、次の公式を使用して簡単に調べることができます。

V = IR

どこ、

• で は電圧、
• 私 は抵抗であり、
• R 抵抗です。

以下で説明する表を利用して、この公式を調べることができます。

オームの法則の三角形

オームの法則の三角形は、電圧、電流、抵抗の間のオームの法則の関係を理解し​​学習するための視覚的表現です。このツールは、エンジニアが電流 (I)、電圧 (V)、抵抗 (R) の 3 つの主要な側面の間の関係の順序を覚えるのに役立ちます。

オームの法則の三角形

オームの法則のベクトル形式

電流と電圧の関係はオームの法則によって確立され、そのベクトル形式は次のようになります。

どこ、

• は電流密度ベクトル、
• は電界ベクトル、そして
• p 材料の導電率です。

抵抗率

物質中を移動するときに電子が直面する障害は、物質の抵抗率と呼ばれます。

長さ「l」の抵抗器の抵抗値を「A」とすると、次のようになります。

抵抗は抵抗器の長さに直接比例します。つまり、R ∝ l、. 。 .(1)

抵抗は抵抗器の断面積に反比例します。つまり、 R ∝ 1/A です。 。 .(2)

式を組み合わせます。 (1) と式 (2)

R = ρl / A

どこ r は抵抗係数または抵抗率と呼ばれる比例定数です。

ここで、L = 1m、A = 1m とすると、²、上記の式で得られるのは、

R = ρ

これは、長さ 1 m、断面積 1 m の抵抗器の場合を意味します。²抵抗は材料の抵抗率と呼ばれます。

オームの法則の実験的検証

オームの法則の検証は、次の実験を実行することによって実現されます。

必要な器具

オームの法則の検証実験に必要な装置は、

• 抵抗器
• 電流計
• 電圧計
• バッテリー
• プラグキー
• 加減抵抗器

回路図

オームの法則の実験的検証のための回路図を以下の図に示します。

オームの法則の回路図

手順

オームの法則を実験的に検証する手順は次のとおりです。

• 最初にキー K が閉じられ、電流計 A と電圧計 V の読み取り値が最小になるように加減抵抗器が調整されます。
• 次に加減抵抗器を調整することによって回路内の電流が増加し、加減抵抗器のさまざまな値での電流とそれぞれの電圧が記録されます。
• 次に、電圧 (V) と電流 (I) のさまざまな値について、V/I の比を計算します。
• 電圧と電流のさまざまな値に対する V/I の比をすべて計算すると、その値がほぼ一定であることがわかります。
• ここで、電位差に対する電流のグラフをプロットすると、直線が得られます。これは、電流が電位差に正比例し、その傾きがワイヤの抵抗であることを示しています。

オームの法則の円グラフ

さまざまなパラメーター間の関係をより深く理解するには、電圧、電流、抵抗、電力を求めるために使用されるすべての方程式を取得し、以下に示すような単純なオームの法則の円グラフに要約します。

オームの法則円グラフ

オームの法則行列表

上に示したオームの法則円グラフと同様に、未知の値を計算するときに簡単に参照できるように、以下に示すように個々のオームの法則方程式を単純な行列テーブルに要約できます。

オームの法則行列表

オームの法則の応用

他の 2 つの数値がわかっている場合、オームの法則を使用して、線形電気回路の電圧、電流、インピーダンス、または抵抗を決定できます。

オームの法則の主な応用例:

• また、電力の計算も簡素化されます。
• 電気コンポーネント間で望ましい電圧降下を維持するために、オームの法則が採用されています。
• 電気回路の電圧、抵抗、または電流を決定する必要があります。
• オームの法則は、DC 電流計やその他の DC シャントの電流の方向を変えるためにも利用されます。

電流と電圧の関係を確立するにはどうすればよいですか?

比 V ⁄ I は、電流と電圧の接続が確立されている間、特定の抵抗に対して一定のままであるため、電位差 (V) と電流 (I) のグラフは直線になる必要があります。

未知の抵抗値はどのようにして発見できるのでしょうか?

一定の比率によって未知の抵抗値が決まります。均一な断面を持つワイヤの抵抗は、長さ (L) と断面積 (A) に依存します。指揮者の温度にも依存します。

特定の温度での抵抗は、

R = ρ L ⁄ A

どこ、
r は比抵抗または抵抗率であり、ワイヤ材料の特性です。

線材の比抵抗または抵抗率は、

ρ = R A ⁄ L

オームの法則を使用した電力の計算

電力とは、電荷がさまざまな仕事をするために必要な電力と定義します。電気エネルギーの消費率を電力といいます。電力を測定する単位はワットです。オームの法則を使用すると、電気回路の電力を簡単に求めることができます。電力を計算する式は次のとおりです。

P = VI

どこ、

P は回路の電力、V は回路の両端の電圧、I は回路を通過する電流です。

オームの法則を使用すると、

V = IR

得られたべき乗の公式を使用すると、

P = V²/R

P = I²R

オームの法則の限界

オームの法則のさまざまな制限は次のとおりです。

• オームの法則は一方的なネットワークには適用されません。一方的なネットワークでは、電流は一方向にのみ流れることができます。この種のネットワークでは、ダイオード、トランジスタ、その他の電子部品が使用されます。
• 非線形コンポーネントもオームの法則から免除されます。非線形部品には印加電圧に比例しない電流が流れます。これは、非線形部品の抵抗値が電圧と電流に応じて変化することを意味します。サイリスタは非線形素子の一例です。

オームの法則の類似点

オームの法則を説明するために、これまでさまざまな例え話がなされてきましたが、最も一般的な例え話のいくつかは次のとおりです。

• 水道管のたとえ
• 温度の類似性

これらの類似点について詳しく説明しましょう。

オームの法則の水道管の類似点

回路を流れる電流は、印加される電圧と回路の抵抗に依存することがわかっています。しかし、私たちは回路を流れる電流を見ることができ、それをよりよく理解するために、流れる水が電流を表す水道管のアナロジーを使用し、この概念を使用してオームの法則を理解することができます。

パイプの中を流れる水は、電気回路の中を流れる電流と似ています。電気回路では、水道管システム内の圧力により水がシステム内を流れやすくなるのと同じように、回路内に電流を流すには電圧が必要であることがわかっています。

圧力が増加すると、より多くの水がパイプを流れます。これは、電圧が増加すると、より多くの電流が電気回路を流れるというオームの法則に似ています。

Javaの回文

温度の類似性

同様に、温度回路もオーミック導体に例えることができます。ここで、温度勾配は電圧と同様に機能し、熱流は電流と同様に機能します。

続きを読む、

• 抵抗
• 抵抗力に影響を与える要因
• 自己インダクタンス

オームの法則の解決例

例 1: 電源電圧 15 V、電流 3 mA の電気回路の抵抗を求めます。

解決：

与えられる:

V = 15 V、

I = 3mA = 0.003A

電気回路の抵抗は次のように与えられます。

⇒ R = V / I

⇒ R = 15V / 0.003A
⇒ R = 5000Ω
⇒ R = 5kΩ

したがって、電気回路の抵抗は、 5kΩ 。

例2：電気アイロンの抵抗が10Ωで、その抵抗に6Aの電流が流れた場合。 2 点間の電圧を求めます。

解決：

与えられる:

I = 6A、R = 10Ω

電圧を計算する式は次のようになります。

V = I × R

⇒ V = 6A×10Ω
⇒ V = 60V

したがって、2 点間の電圧は次のようになります。 60V 。

例 3: 導体が消費する電力が 60 ワットのときに、20 ボルトを消費する導体を流れる電流を求めます。

解決：

オームの P = VI によると

P = 60 ワット、V = 20 ボルトの場合

⇒ I = P/V
⇒ I = 60/20
⇒ I = 3A

したがって、導体を流れる電流は次のようになります。 3A

例 4: 6 V の電池を抵抗 4 Ω の電球に接続します。電球に流れる電流と回路の電力を求めます。

解決：

考えると、
V=6V
R = 4Ω

私達はことを知っています、

V = IR (オームの法則)

⇒ 6 = 4R

⇒ I = 6 ÷ 4 = 1.5A

⇒ I = 1.5A

したがって、電球に流れる電流は1.5Aです。

回路のパワーのために

P = VI

⇒ P = (6)(1.5)

⇒ P = 9 ワット

したがって、回路の電力は 9 ワットです。

オームの法則に関するよくある質問

Q1: オームの法則とは何ですか?

答え：

オームの法則によれば、温度やその他の物理的条件が変化しない場合、導体を流れる電流は導体の両端の電位差に直接比例します。

Q2: オームの法則を発見したのは誰ですか?

答え：

ドイツの物理学者ゲオルク・シモン・オームは、オームの法則を初めて説明しました。彼は、導体を流れる電流は印加される電圧に直接比例すると述べました。

Q3: オームの法則は普遍的に適用されますか?

答え：

いいえ オームの法則はすべての電気回路に適用できるわけではないため、普遍的な法則ではありません。

• オームの法則に従う回路をオーム回路といいます
• オームの法則に従わない回路を非オーム回路と呼びます

Q4: オームの法則はいつ発見されましたか?

答え：

オームの法則は、1827 年にゲオルグ サイモン オームの著書『数学的に編集されたガルバニック チェーン』で初めて述べられました。

Q5: 抵抗の単位は何ですか?

答え：

抵抗の SI 単位はオームです。それはΩで表されます。

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Q6: 抵抗の寸法式は何ですか?

答え：

抵抗の寸法式は[M]¹L²T^-3私^-2】

Q7: オームの法則が半導体に当てはまらないのはなぜですか?

答え：

半導体デバイスは本質的に非線形であるため、オームの法則は適用されません。これは、電圧が変化すると電圧と電流の比が一定に保たれないことを示しています。

Q8: オームの法則が成り立たないのはどんなときですか?

答え：

半導体やダイオードなどの片側デバイスの動作は、オームの法則を定義します。温度や圧力などの物理的要因が一定に保たれない場合、オームの法則が意図した効果を発揮しないことがあります。