電圧とは何か?電圧のイメージ、電流と電圧の関係(オームの法則)

電圧とは何か?電圧のイメージ、電流と電圧の関係(オームの法則)

 

こちらのページでは高校物理における電磁気学の基本である

 

・電圧とは何か?電圧のイメージ
・電流と電圧の関係(オームの法則)

 

について解説しています。

 

電池の内部抵抗のことを記載したオームの法則の詳細はこちらで解説していますので、
ご興味ある方はご覧になってくださいね(高校物理の範囲外の内容です)。

 

電圧とは何か?電圧のイメージ

電流の定義はこちらのページにても解説していますように、
単位時間あたりのある断面を通過する電荷の量のことです。

 

それでは、電圧とは何でしょうか?

 

(高校で学習する範囲から外れてしまいますが、化学的な観点から考えますと電圧とは電位の差であり、
 電子的なエネルギーの差のことと言えます)。

 

高校物理の範囲内では、力学における位置エネルギーの電磁気学版と考えると
イメージしやすいでしょう。

 

 

 

この電気的な高低差があるため、回路に電流が流すことができ、
上述の通りこの電気的な高低差のことが電圧です。

 

 

 

 

電流と電圧の関係

そして、電流と電圧の関係について解説します。

 

まず、簡単な回路のモデルを下記に示します。

 

回路中に出てくる各記号
 
・電池等の電源
・電流計
・電圧計
・抵抗  はきちんと覚えましょう!
(特に抵抗は以前はギザギザの記号でしたが今は下のように四角のシンプルな記号になっています)。

 

 

 

抵抗R[Ω]にかかる電圧V[V]と回路を流れる電流I[A]の関係を調べるとします。

 

抵抗の単位は[Ω(オーム)]、電圧の単位は[V(ボルト)]、電流の単位は[A(アンペア)]です。
単位はとても重要ですのできちんと覚えておきましょう。

 

 

調べるためには測定器が必要であり、ここでは電流を測るための電流計
電圧を測るための電圧計が必要です。

 

 

電流計と電圧計を配置する際のポイントは

 

@電流計は電源と抵抗と直列に繋ぐ
A電圧計は測定したい部分(今回では抵抗)に並列に繋ぐ

 

ことです。

 

 

そして、抵抗Rにかかる電圧Vと流れる電流Iの関係式は
下記の通り、V=IRとなります。

 

そして、この関係のことをオームの法則と呼びます。

 

電磁気学の基礎となる法則ですのできちんと覚えましょう!

 

 
閉回路のため、今回は電源の電圧Vと抵抗にかかる電圧Vは同じになります。

 

(実際は電池には内部抵抗というものがあり、もう少し複雑な式になります。
 ただし、高校物理の範囲外のためこちらでのみ解説しています。)。

 

 

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