理科解説
電気回路の基本（直列・並列・オームの法則）｜理科クイズ対策
電気の基本用語
| 用語 | 単位 | 内容 |
|---|---|---|
| 電流（I） | A（アンペア） | 電気の流れの量 |
| 電圧（V） | V（ボルト） | 電気を流そうとする力（電位差） |
| 抵抗（R） | Ω（オーム） | 電流の流れにくさ |
オームの法則
✅ オームの法則
電圧（V）＝ 電流（I）× 抵抗（R）
・電流＝電圧÷抵抗
・抵抗＝電圧÷電流
電圧（V）＝ 電流（I）× 抵抗（R）
・電流＝電圧÷抵抗
・抵抗＝電圧÷電流
例題
抵抗10Ωの電球に6Vの電圧をかけたとき、流れる電流は？
電流＝6÷10＝0.6A
直列接続と並列接続
直列接続（一本道）
- 電流：どこでも同じ（I₁＝I₂）
- 電圧：各抵抗の電圧を足すと全体の電圧（V＝V₁＋V₂）
- 合成抵抗：R＝R₁＋R₂（抵抗が増える）
並列接続（枝分かれ）
- 電圧：どの枝も同じ（V₁＝V₂）
- 電流：各枝の電流を足すと全体（I＝I₁＋I₂）
- 合成抵抗：1/R＝1/R₁＋1/R₂（抵抗が減る）
⚠ 並列では合成抵抗が小さくなる
並列に接続すると電流の通り道が増えるため、全体の抵抗は各抵抗より小さくなる。
並列に接続すると電流の通り道が増えるため、全体の抵抗は各抵抗より小さくなる。
電力と電力量
- 電力（W）＝電圧（V）×電流（A）
- 電力量（Wh）＝電力（W）×時間（h）
- 家庭の電気代はWh（ワット時）単位で計算される
例：60Wの電球を10時間使用した場合の電力量＝60×10＝600Wh（0.6kWh）
オームの法則の計算練習
オームの法則：電圧(V) ＝ 電流(I) × 抵抗(R)。これを変形すると I＝V÷R、R＝V÷I。
| 問題 | 計算 | 答え |
|---|---|---|
| 6Vの電圧・3Ωの抵抗 | I＝6÷3 | 2A |
| 5Vの電圧・2Aの電流 | R＝5÷2 | 2.5Ω |
| 4Aの電流・8Ωの抵抗 | V＝4×8 | 32V |
✅ 直列と並列の抵抗合成
直列：R合＝R₁＋R₂。並列：1/R合＝1/R₁＋1/R₂（→R合は各抵抗より小さくなる）。
直列：R合＝R₁＋R₂。並列：1/R合＝1/R₁＋1/R₂（→R合は各抵抗より小さくなる）。
電力と電力量
- 電力（W）＝電圧(V)×電流(I)。例：100Vで2A流れると200W
- 電力量（Wh）＝電力(W)×時間(h)。例：200Wを3時間使うと600Wh
- 発熱量（J）＝電力(W)×時間(秒)。1W×1秒＝1ジュール(J)
家庭の電力量の単位はkWh（キロワット時）。1kWh＝1000Wを1時間使った電力量。電気代の計算に使われる。
磁石と電磁誘導
コイルに磁石を出し入れすると電流が流れる（電磁誘導）。これを利用したのが発電機。
- 右ねじの法則：電流の向きに右ねじを回すと進む方向が磁力線の向き
- フレミングの左手の法則：電流・磁力・力の向き（モーターの原理）
- 交流と直流：発電所からは交流(AC)、乾電池は直流(DC)
静電気と電子
静電気は物体が帯電（電荷を帯びること）して生じる。同種の電荷は反発し、異種の電荷は引き合う。
- 電子：電流の正体はマイナスの電荷を持つ電子の流れ。電流の向きと電子の流れは逆
- 電流の単位：アンペア(A)、電圧の単位：ボルト(V)、抵抗の単位：オーム(Ω)
- 電力の公式まとめ：P(W)＝V×I＝V²÷R＝I²×R
家庭での電気：コンセントは交流100V（日本）。ブレーカーは回路に流れる電流が一定以上になると自動的に切れる安全装置。
電気の試験対策まとめ
回路の問題の解き方：①直列か並列かを確認→②全体の抵抗を計算→③オームの法則で電流・電圧を求める→④各素子の値を求める。直列回路：電流は全て等しい、電圧は分かれる。並列回路：電圧は全て等しい、電流は分かれる（抵抗の逆数の比）。テスターや電流計・電圧計：電流計は回路に直列に接続、電圧計は並列に接続。逆に接続すると故障の原因。コンデンサーは電荷を蓄える素子。電気エネルギー：1kWh＝3.6MJ（メガジュール）。家庭での電気料金計算：消費電力(kW)×使用時間(h)×電力料金(円/kWh)。