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  4. 電流とその利用

電流・電圧・抵抗の関係

回路をつくるときの計器のつなぎ方、電流・電圧・抵抗の関係、電気の利用を確かめる。

このLessonでできるようになること

  • オームの法則からI・V・Rを求められる
  • グラフの軸と単位を確認して抵抗を求められる
  • 条件をそろえた実験を計画できる

前に習ったこと

問題を読み込んでいます…

基本を理解する

オームの法則

温度などの条件をそろえた同じ金属線では、電流Iは電圧Vに比例します。抵抗Rの単位はΩです。

\[V=IR,\quad I=\frac{V}{R},\quad R=\frac{V}{I}\]

計算ではmAをAへ直してから使います。同じ電圧なら抵抗が大きいほど電流は小さくなります。

グラフの軸を確認する

横軸V、縦軸Iなら、傾きはI/Vであり、抵抗はその逆数です。横軸I、縦軸Vなら傾きV/Iが抵抗になります。軸の取り方を確かめず「傾き=抵抗」と決めないようにします。

測定で比較する

同じ金属線の電圧を変え、電流を複数回測定して表とグラフへ記録します。金属線の材質・長さ・太さ、温度など、変えない条件も考えます。

直列の合成抵抗は和です。並列では各枝の電流を求めて全体を考えます。逆数の式は発展問題として扱い、電流と電圧の規則性から確かめましょう。

電圧と電流のグラフ 抵抗20 Ω。電圧0、2、4、6 Vに対し電流0、0.1、0.2、0.3 Aとなる。横軸電圧、縦軸電流。 0 2 4 6 0.0 0.1 0.2 0.3 電圧 V(V) 電流 I(A) 抵抗 20 Ω
図の条件と対応関係は本文でも確認できます。

動かして確かめる

変える条件を一つ決め、結果を予想してから操作しよう。

電圧と電流のグラフ 抵抗20 Ω。電圧0、2、4、6 Vに対し電流0、0.1、0.2、0.3 Aとなる。横軸電圧、縦軸電流。 0 2 4 6 0.0 0.1 0.2 0.3 電圧 V(V) 電流 I(A) 抵抗 20 Ω
抵抗20 Ω。横軸は電圧V、縦軸は電流I。測定値はHTML表でも確認できます。

例題

単位をそろえて抵抗を求めよう

4.5 Vを加えて300 mAが流れた。抵抗は。

解き方

300 mA=0.300 A。R=4.5÷0.300=15 Ω。

自分でやってみる

問題を読み込んでいます…

間違えやすいポイント

「300 mAを300 Aのまま使う」

1 A=1000 mA。式に代入する前に単位を確認する。

まとめ

確かめること できること
1 オームの法則からI・V・Rを求められる
2 グラフの軸と単位を確認して抵抗を求められる
3 条件をそろえた実験を計画できる

理解度チェック

問題を読み込んでいます…

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