電圧と電流の表から比例を見つけよう
電圧を大きくすると電流も大きくなった、というだけでは比例とは言えません。電圧が2倍、3倍になったとき、電流もほぼ2倍、3倍になるかを表から確かめます。
このレッスンの役割
ここは「オームの法則を実験で見つける」6レッスンの第3段階です。前のレッスンで、同じ抵抗器の電圧と電流を一組ずつ安全に測りました。
今回完成させる力は、表の倍率を比べ、抵抗が一定なら電流が電圧に比例すると説明することです。次は同じデータをグラフと式へ表します。
知る：比例は「一緒に増える」より厳しい
比例とは、一方を何倍かにしたとき、もう一方も同じ倍率になる関係です。「どちらも増えた」だけでは足りません。
理解する：測定値の全体傾向を見る
実際の表が次のようになりました。
| 電圧 V | 電流 A | 1.5 Vのときとの比較 |
|---|---|---|
| 1.5 | 0.10 | 基準 |
| 3.0 | 0.20 | 電圧2倍、電流2倍 |
| 4.5 | 0.29 | 電圧3倍、電流は約3倍 |
| 6.0 | 0.40 | 電圧4倍、電流4倍 |
4.5 Vの電流は理想なら0.30 Aですが、実測値は0.29 Aでした。測定器の読み取り、接触、温度などで小さなずれは生じます。一点だけを理由に比例ではないと決めず、複数点の全体傾向を見ます。
この範囲では、抵抗器へ加える電圧を何倍かにすると電流もほぼ同じ倍率になりました。したがって「抵抗が一定なら、電流は電圧に比例する」と考えられます。
例で使い、よくある誤答を直そう
電圧が1.0、2.0、3.0 V、電流が0.10、0.15、0.20 Aの表は、どちらも増えています。しかし電圧が2倍で電流は1.5倍、電圧が3倍で電流は2倍です。同じ倍率ではないため、この表だけから比例とは言えません。
「増加量が毎回同じだから比例」と判断する誤答にも注意します。比例かどうかは、0から始まり、倍率が同じになるかを調べます。次のグラフでは原点付近を通る直線になるかも確認します。
自分で確かめ、まとめて次へ進もう
確認1：電圧が2倍のとき電流も2倍になりました。これだけで比例と断定できますか？
一組だけでは不十分です。三組以上の値で同じ倍率関係が続くか確かめます。確認2：理想値0.30 Aに対して0.29 Aだった一点はどう扱いますか？
すぐ消したり法則を否定したりせず、測定条件を点検し、他の点を含む全体傾向で判断します。確認3：「電圧も電流も増えた」と「電流は電圧に比例する」は同じですか？
違います。比例では、電圧を何倍かにしたとき電流も同じ倍率になる必要があります。表から比例の見通しを得ました。次は点をグラフへ表し、V÷Iがほぼ一定になることから V＝IR を導きます。
クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。