抵抗を直列につなぐと電流が小さくなる現象をつかもう

同じ電池につないだのに、抵抗を一つ増やすと回路の電流が小さくなります。この変化を「電気が途中で減った」と考えず、回路全体の流れにくさが変わった現象として捉えます。

このレッスンの役割

「直列回路の合成抵抗」の第1段階です。前のセクションで学んだR＝V÷Iとグラフの見方を使い、一個の抵抗と二個直列の回路を公平に比べます。ここでは公式をまだ覚えません。次へ、直列回路の各場所で同じ電流が流れる事実を渡します。

6.0 Vの電源に20 Ωだけをつなぐと、I＝6.0÷20＝0.30 Aです。そこへ10 Ωを直列に加えると、測定される電流は0.20 Aへ小さくなります。電源電圧は同じなので、R＝V÷Iから回路全体の抵抗は6.0÷0.20＝30 Ωと分かります。

この30 Ωが合成抵抗です。図に新しい30 Ωの部品が増えたのではありません。二個の抵抗を、外から見て同じ電流になる一個の抵抗へ置き換えた値です。

直列回路には分かれ道がありません。電流は20 Ωを通ったあと10 Ωも通ります。流れにくい部分を二回続けて通るので、回路全体は一個のときより流れにくくなります。

同じ電圧で電流が0.30 Aから0.20 Aへ減ったことが観察事実です。「合成抵抗が大きくなった」はR＝V÷Iを使った説明です。この二つを区別すると、「抵抗で電流が消費された」という誤解を避けられます。

同じ9.0 Vの電源で、回路Aは0.30 A、抵抗を一個加えた回路Bは0.15 Aだったとします。全体の抵抗はAが30 Ω、Bが60 Ωです。Bは電流が半分なので、全体の流れにくさは2倍です。

「抵抗が増えたから電流も増える」は、抵抗の意味を逆にしています。また電源電圧が異なる二回路を電流だけで比べてはいけません。比較するときは電圧を同じにします。

確認1：合成抵抗とは何ですか？

複数の抵抗を、回路全体で同じ電流になる一個の抵抗へ置き換えたときの抵抗値です。

確認2：同じ6.0 Vで電流が0.30 Aから0.20 Aに減ったとき、全体の抵抗はどう変わりましたか？

20 Ωから30 Ωへ大きくなりました。

確認3：抵抗を直列に追加して電流が減るのは、最初の抵抗で電流が使われたからですか？

違います。直列回路では同じ電流が一周し、回路全体の流れにくさが大きくなったため電流が小さくなります。

直列に抵抗を加えると、同じ電圧で全体の電流が小さくなり、合成抵抗は大きくなります。次は各抵抗を通る電流と、各抵抗にかかる電圧を測って確かめます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。