同じ電圧で流れる電流から抵抗の大小を比べよう

二つの抵抗A・Bのグラフがあるとき、見た目だけで決めず、同じ電圧にそろえて電流を比べます。比較の条件をそろえると、抵抗の大小を式を使わなくても説明できます。

このレッスンの役割

第2段階です。前のレッスンで身につけた「一つの点を電圧と電流の組として読む」力を使います。今回は固定する量を電圧に決め、電流の違いを抵抗の意味と結びます。次へ、直線の傾きが表すものを理解する土台を渡します。

横軸V・縦軸Iのグラフで、4.0 Vの位置から上へ進むと、Aは0.40 A、Bは0.20 Aです。同じ4.0 Vを加えたのにAの方が多くの電流を通すので、Aの方が電流を流しやすく、抵抗は小さいと判断します。

比較の文は次の順で書きます。

抵抗はR＝V÷Iで求められます。Aは4.0÷0.40＝10 Ω、Bは4.0÷0.20＝20 Ωです。同じ電圧なら、電流が大きいほど割る数Iが大きくなるため、Rは小さくなります。

ここで大切なのは「電流が大きいから抵抗も大きい」ではないことです。抵抗は流れにくさなので、同じ押し出す働きである電圧を加えたとき、多く流れた方が流れにくさは小さいのです。

Cは2.0 Vで0.30 A、Dは4.0 Vで0.40 Aだったとします。0.40 AのDが流れやすいと即決してはいけません。電圧が違うからです。4.0 VにそろえたCの電流をグラフから読む、または各々のV÷Iを計算して比べます。

線が上にあるだけで判断すると、比較した横位置がずれることがあります。必ず一つの電圧を決め、縦に補助線を引いて同じ条件の値を読みましょう。

確認1：6.0 VでAが0.30 A、Bが0.20 Aなら、抵抗が小さいのはどちらですか？

Aです。同じ電圧でAの方が大きい電流を流すため、電流を流しやすく抵抗が小さいと判断できます。

確認2：「線が急なAの方が抵抗が大きい」という説明の誤りは何ですか？

横軸V・縦軸Iでは、同じ電圧で電流が大きい急な線ほど流れやすく、抵抗は小さくなります。

確認3：電圧が異なる二点だけを比べてよいですか？

そのままでは公平な比較になりません。同じ電圧の値を読むか、V÷Iでそれぞれの抵抗を求めます。

固定した電圧で電流を比べれば、抵抗の大小を現象として説明できます。次はこの比較を直線全体の急さ、つまり傾きの意味へ広げます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。