電流と回路
電流・電圧・抵抗の3つはどんな関係にある?
オームの法則と直列・並列回路を図解で理解しよう。
電流・電圧・抵抗
電気の流れは、水の流れによく似ている。「電流」は水の流量、「電圧」は水を押し出す圧力、「抵抗」は水の流れにくさ(パイプの細さ)にたとえられる。この3つの関係をまとめたのがオームの法則である。
電気回路の基本3量は電流(A)・電圧(V)・抵抗(Ω)。これらを結ぶのがオームの法則。
⚡ 3つの基本量
| 量 | 記号 | 単位 | 意味(水流のたとえ) |
|---|---|---|---|
| 電流 | I | アンペア(A) | 水の流れの量(流量) |
| 電圧 | V | ボルト(V) | 水を押し出す圧力(水圧) |
| 抵抗 | R | オーム(Ω) | 水の流れにくさ(パイプの細さ) |
🧮 計算例
抵抗 20 Ω に 5 A の電流が流れているとき、電圧は?
V = 5 A × 20 Ω = 100 V
❌ よくある誤解
「電流が使われてなくなる」というイメージは誤り。回路を1周する電流の量は、どの位置で測っても同じになる(電流保存)。
高校物理では、オームの法則を電子の動きから説明し、抵抗率という物質固有の値と、導体の長さ・断面積から抵抗の大きさを計算できるようになる。電流が実は自由電子の移動であることを、より詳しいモデルで理解する。高校物理の範囲
直列回路と並列回路
豆電球を1本の道でつなぐ(直列)か、枝分かれした道でつなぐ(並列)かで、回路の性質が大きく変わる。イルミネーションの豆電球が1つ切れると全部消える場合と、他は光り続ける場合があるのはこの違いのせいである。
抵抗の接続方法によって、電流・電圧の関係が異なる。
図1:直列回路(左)と並列回路(右)の比較。家庭のコンセントは並列接続。
❌ よくある誤解
並列接続すると電流が流れる道が増えるため、全体としては電気が流れやすく(抵抗が小さく)なる、というイメージで捉えると理解しやすい。
高校物理では、複雑な回路網の電流・電圧を求める「キルヒホッフの法則」を学び、コンデンサーやコイルを含む回路など、抵抗だけではない多様な回路素子を扱えるようになる。高校物理の範囲
✅ この単元のまとめ
- オームの法則:V = IR(電圧 = 電流 × 抵抗)
- 直列:電流は同じ、電圧は分かれる、合成抵抗 = R₁ + R₂
- 並列:電圧は同じ、電流は分かれる、合成抵抗 1/R = 1/R₁ + 1/R₂
- 並列接続では合成抵抗は各抵抗より小さくなる
- 電流計は直列に、電圧計は並列に接続する
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