オームの法則 (IoT 検定対策講座)

みなさん、オームの法則ってご存知でしょうか?
私は小学校の理科実験で 豆電球と電池をつなげて習ったことを覚えています。最近は、中学校で学習するみたいですね。

オームの法則
V         =     I      *    R
電圧 (v) = 電流(A) * 抵抗(Ω)

よくある例が、以下の電池と豆電球の例ですね。左図が簡単なイラスト、右図が回路図となります。

オームの法則

オームの法則

このオームの法則は、電子回路や電気回路にとって基本中の基本です。しかし、最近のソフトウェア関連業務に携わる人でも知らない方が多いようです。確かに、最近のソフトウェアは要求書、仕様書、プログラミング、デバック等の業務が大半を占めていますので、電子回路の知識は無関係ですからね。ただし、IoT に携われる方は、センサーやデバイスの分野にも広く知識が問われますので、電気回路の無知はおいそれと看過できません。せめて、義務教育の中学生で習った程度のオームの法則ぐらいは抑えておきましょう。
上図を例にして少し解説しますね。ここでは分かりやすく、電地 1.5 V、 電球の定格が0.45 W とします。すると、

電力(W)=電圧(V)×電流(A)
ですので、電球の定格から必要な電流値は以下となります。
電流 = 電力 ÷ 電圧 = 0.45 ÷ 1.5 = 0.3 (A) = 300 (mA)
よって、オームの法則から電球の抵抗値は以下となります。
抵抗 = 電圧 ÷ 電圧 = 1.5 ÷ 0.3 = 5 Ω

さらに、ここからちょっと応用編に入りますね。
仮に、この電球の抵抗値が 5 Ωとよりも大きく、10 Ωだった場合。

オームの法則から電流は、
電流 = 電圧 (v) ÷ 抵抗 = 1.5 ÷ 10 = 150 mA
となり、電力は
電力(W)= 1.5 × 0.15 = 0.225 W
となります。

これでは、先程の電力(ワット)の半分ですので、電球は暗く点灯します。

一方、この電球の抵抗値が 5 Ωとよりも小さく、2.5 Ωだった場合はどうなるのでしょうか?

オームの法則から電流は、
電流 = 電圧 (v) ÷ 抵抗 = 1.5 ÷ 2.5 = 600 mA
となり、電力は
電力(W)= 1.5 × 0.6 = 0.9 W
となります。

当初の電力(ワット)の2倍になりますので、電球はかなり明るく点灯します。しかし、場合によっては電球のフィラメントが発光すぎて耐熱できず、壊れる可能性があります。かなり危険状態と言えます。

このように、抵抗器は名前が「抵抗」なので、電流を阻害する邪魔物のようなマイナスのイメージがあります。しかし、電子回路屋にとっての抵抗器は、むしろ電力や電流を適切な値に調整する役目の方が印象強いです。

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