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ホーム→ 筆記試験→ 5.オームの法則、合成抵抗

5.オームの法則、合成抵抗

過去に第２種電気工事士の資格を取得された方の中には、計算問題を全て捨てて暗記問題だけに絞って勉強された方もおりました。実のところ、計算問題をすべてやらないと何点失うかというと、10～20点です。これは合成抵抗から始まり、オームの法則、電力計算、電力損失、電圧降下、許容電流計算、諸々を含めると10問くらいはあるということです。

さて、参考書などを見られた方は、あまりの式の多さにうんざりしているのではないでしょうか？参考書を見ると何故こんなに式の数を載せるのかが理解できません。理解させたいのか合格させたいのか、全く意味不明と言ってもイイでしょう。
当サイトは合格を勝ち取っていただくために、必要最低限の公式や内容暗記をもとに、試験に出題されるいろいろな問題に対処していただけるように、内容を精査しております。参考書とは違ったアプローチで、10問の内の半分を取る目的に絞っています。是非、点を取るための方法を身につけてください。

基本的なことが何も分からない人のために、最初は非常にかみ砕いて説明していますので、まどろっこしいかもしれませんが、ご了承ください。
それでは、例題をやりながら説明をしてゆきます。
出来ることなら、ノートを用意しご自分で計算をしながら進めていただくと効果的です。

図のような回路で､スイッチＳを閉じたとき、ａ－ｂ端子開の電圧〔Ｖ〕は。

イ.30　　　ロ.40　　　ハ.50　　　二.60

さてこれを解きましょうと言っても、理屈や公式が頭の中にないと解けません。

オームの法則

いわゆるオームの法則というモノです。
【Ｉは電流（単位はアンペア）、Ｖは電圧（単位はボルト）、Ｒは抵抗（単位はオーム）】
基本の式を変形させると以下のような式が２つできあがります

一つ覚えておくと、いくらでも問題に対応できるので、覚えやすいモノを覚えましょう。
また、下記のような覚え方があります。

上、左下、右下の順に読むと、「V」、「I」、「R」です。

この読み順だとそのまま公式となるため、確実にこの公式を覚えることが出来ます。
「ブイ・アイ・アール」これは忘れてはいけない言葉です。

たとえば電圧（Ｖ）を求める場合、Ｖを隠すとＩＲが横並びで残ります。
これをＩ×Ｒと考えます。
では、今度はＩを隠してみましょう。Ｖが上、Ｒが下の分数のようになります。
これをＶ÷Ｒと考えます。

同じようにＲを隠すと、Ｖが上、Ｉが下の分数のようになります。
これをＶ÷Ｉと考えます。
この図が頭に入っていればオームの法則はばっちりです。

では、これだけで問題が解けるかというと、そうではありません。

この問題は、H23年に実際に出題されたa-ｂ間の電圧を求める問題です。
もう一度図を見てみましょう。

選択肢はイ．30　ロ．40　ハ．50　ニ．60

公式だけではなく電気の特性を理解していないと解けない問題なのです。
電気はプラスから出ていって、マイナスで戻ってくる。こんな感じで認識しているでしょうか？それで結構です。この回路は直流の回路で、時計回りに回っていると考えていればいいです。そしてどこか回路が途切れていれば電気は流れません。

上記のことから、余計な部分を除いて電気がどのように流れているのかを図にしてみます。

回路がとぎれていれば電流は流れないので、赤線のように電気は流れています。

“スイッチSを閉じたとき”とあるので、スイッチを閉じて（入れて）みます。

すると不思議なことに図のように電気が流れ始めます。
実は、電気は抵抗のない方に優先的に流れる性質があるのです。

更に余計な部分を除いてみると下記のようになります。

さて、かなり分かりやすい図になりました。問題では緑色の抵抗を挟んだ部分の電圧を問われています。

ここからが計算です。いくつか決まり事も出てきますので、そこは覚えていきましょう。
こういった問題の場合に、まずしなければならないのは全体の電圧、全体の電流、全体の抵抗値を算出する計算です。

全体の電圧＝100V

全体の電流＝　？

全体の抵抗＝　？

以外と何も分かっていませんね。でも抵抗は二つあります。抵抗は回路の１つの線上に２つあります。この状態を直列と言います。
直列に抵抗が接続されているときは、その抵抗値をそのまま合計することが出来る決まりです。

30Ω＋30Ω＝60Ω

電圧の他に抵抗が分かりました。

全体の電圧＝100V

全体の電流＝　？

全体の抵抗＝60Ω

ここで I＝V／R　の登場です。早速当てはめてみましょう。Ｉ＝100／６０
Ｉ＝５／３（約1.7）全体の電圧＝100V
全体の電流＝5/3Ａ
全体の抵抗＝60Ω

これで材料がそろいました。ところで、この問題はａ-ｂ間の電圧と言うことでしたね？

実は、電圧というのは抵抗を通るたびに弱くなるのです（そう考えてください）
水の圧も長い水道管の末端では弱くなるのと同じです。ａ-ｂ間に来るまでに、30Ωの抵抗が一つありますから当然電圧が下がっています。電気はプラスから出ていって、マイナスで戻ってくるのですが、電圧は戻ってくるときは0Vになってしまいます。そうでなければ、回るたびに電圧が増えていったり減っていったりすることになります。

電流はどうなるかというと、電気の量と考えればわかりやすいのではないでしょうか。流れている電気の量は全体で一定です。それが１本の電線に流れているのですから、どこで計っても同じといえます。

Ｉ＝Ｖ／Ｒ　　　　5/3（Ａ）＝100（Ｖ）／60（Ω） となっていましたが、
これは　100（Ｖ）＝5/3（Ａ）×60（Ω）と変形できますね。Ｖ＝ＩＲ　です。

つまり、電流5/3（Ａ）の時に、60（Ω）の抵抗値があると、100（Ｖ）の電圧になると言うことですから、30（Ω）の抵抗値の場合も計算ができます。Ｖ＝5/3（Ａ）×30（Ω）　＝50（Ｖ）

答えは“ハ”となります。

もっと簡単な計算方法もあります。電流を計算しなくても良い方法です。
どちらも同じ30Ωですから、電圧は等しく使われていると考えるのが妥当です。
100Vを30Ωの抵抗2つで等しく分けて使っているのですから５0Vずつ使われています。

これを式にしてみましょう。

100V　×（30Ω／60Ω）＝50V　です。

答えは“ハ”となります。

今回は直列回路の計算でしたので、次は抵抗が２つの線に分かれて接続されている並列回路の問題をやってみましょう。

図のような回路で、電流計 Aの指示値〔Ａ〕は。

例題２イ.2　　　ロ.4　　　ハ.6　　　二.8

まず、並列回路では電流が分岐する先にある抵抗の値によって、分かれてしまいます。

全体では一定ですが、線が２本になる部分ではそれぞれに分かれてしまいます。
一方、電圧は２本に分かれても変わりません。

簡単に〔直流は分圧、並列は分流〕と覚えてしまいましょう！さて、この計算の場合にも全体の数値の整理をしてみましょう。

全体の電圧＝48Ｖ

全体の電流＝？

全体の抵抗＝？

まずは全体の抵抗を求めましょう。
しかし、並列の抵抗はどのように求めればよいのでしょうか？

和分の積

例題２－２並列接続部分の拡大図です。

これは、和分の積という公式？が必要になります。

これがそうです。
なぜ、和分の積というか分からない方がいらっしゃいましたら、下記の式を見てご理解が進めば幸いです。足し算の意味である｢和｣とかけ算の意味である｢積｣で分数になっているのです。分数というのは、｢上の数｣÷｢下の数｣という意味ですから、この公式を覚えるときは、和分の積という言い方で覚えると頭に入りやすいと言われています。