電流計は直列につなぎ、電圧計は並列につなぐのはなぜか 電流計・電圧計の使い方と注意点
物理の問題が解けるようになるには。基礎の部分をきちんと理解しておくことが大事です。
中でも電磁気学における基礎的な内容はさまざまありますが、電流計と電圧系の接続方法や使用方法に関する問題をしばしば見かけます。そのため、電流計や電圧計を直列、並列どのようにするといいのか、きちんとその原理を学んでおくといいです。
ここでは、電流計と電圧計の直列接続、並列接続の関係について解説していきます。
・電流系は直列につなぐ理由は？
・電圧計を並列につなぐ理由は？
というテーマで解説していきます。
電流系は直列につなぐ理由は？
電流計を直列につなぐ理由について、実際の電気回路を用いて解説していきます。
以下のような電源と豆電球のような抵抗のみの直列回路があるとします。この場合の、電流の通り道は以下の通りです。
この回路において抵抗に流れる通電電流を測定したい場合があるとします。このときに、もし並列に電流計を取り付けたとすると、すると、以下のように電流が分岐することとなり、評価したい電流値が求められません。
つまり、測定したい場所と並列の位置に電流計をつなぐと、測定部の電流値は求められないのです。
よって、電流計は直列につなう必要があるのです。つまり、電流計を対象物と直列つなぎにする理由は「正確に電流値を測定するため」といえます。
それでは、電圧計であっても同様に、直列につないでおけばいいのでしょうか。以下で考えていきましょう。
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電圧計を並列につなぐ理由
一方で、電圧計であれば測定した部分の電圧に対して、並列につなぐことが正しいつなぎ方です。この理由についても、以下で確認していきます。
先ほどの同様なシンプルな回路をもう一度考えていきましょう。
回路は閉回路となっているために、本来なら電源の電圧をVとすると抵抗にかかる電圧も同じVとなります（オームの法則を用いて、抵抗値がR[Ω]、電流値をI[A]とするとV＝IRの関係となります）
ここで、抵抗に対して、電圧計を直列につないだとします。電圧計にも内部抵抗Rがあるため、直列につなぐとIR分の電圧が下がってしまいます。よって、また、抵抗の周りの電圧を測定していないので、そもそも直列につないではいけないのです。
つまり、直列に電圧計を接続したとしても、測定したい部分の電圧は測定できないのです。電圧計は対象物と並列に接続しましょう。
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