成績アップの秘訣~基礎と実践のバランス「中学理科#128~合成抵抗の公式~」 勉強が好きになる小中高生向け学習塾「札幌自学塾」 

 

 

 

 

 

前回 合成抵抗

 

 

 

1.合成抵抗の求め方

●合成抵抗の公式

 

▼直列回路

 

 

  R=R₁+R₂ (各抵抗のに等しい)

 

 

 

▼並列回路

 

 

  (各抵抗の積/和に等しい)

 

 

  

2.合成抵抗の公式を導く

 

直列回路の場合

↓の左図の2つの抵抗器をまとめて(合成して)、右図のような回路にします。

 

 

したがって左右の電源の電圧は同じです。また回路全体に流れる電流も同じです。

 

そこで回路全体に流れる電流をI(A)とします。↓

 

 

 

オームの法則より、R₁(Ω)の抵抗器に加わる電圧は

 

  電圧=抵抗×電流=R₁(Ω)×I(A)=R₁I(V)

 

 

 

R₂(Ω)の抵抗器に加わる電圧は

 

  電圧=抵抗×電流=R₂(Ω)×I(A)=R₂I(V)

 

 

よって左の回路の電源電圧は

 

  R₁I+R₂I(V)・・・①

 

 

と表されます。

 

 

 

一方で右の回路R(Ω)の抵抗器に加わる電圧は

 

  電圧=抵抗×電流=R(Ω)×I(A)=RI(V)

 

 

 

よって右の回路の電源電圧も

 

  RI(V)・・・②

 

 

となります。

 

 

 

①と②は等しいので

 

  R₁I+R₂I=RI

 

 

 

この式の両辺をIで割ると

 

  R₁+R₂=R

 

 

 

したがって「左の回路の抵抗の和=右の回路の抵抗」となります。

 

すなわち直列の合成抵抗=各抵抗器の和であるといえます。

 

 

 

 

並列回路の場合

↓の左図の2つの抵抗器をまとめて(合成して)、右図のような回路にします。

 

 

したがって左右の電源の電圧は同じです。また回路全体に流れる電流も同じです。

 

 

そこで回路全体に流れる電圧をE(V)とします。↓

 

 

 

オームの法則より、R₁(Ω)の抵抗器に流れる電流は

 

 

 

R₂(Ω)の抵抗器に流れる電流は

 

 

 

したがって回路全体に流れる電流は

 

 

となります。

 

 

 

一方で右の回路のR(Ω)の抵抗器に流れる電流は

 

 

となります。

 

 

 

①と②は等しいので

 

 

 

両辺をEで割って

 

 

 

左辺をR₁R₂に通分して

 

 

 

両辺の分母と分子を入れかえて

 

 

 

この式から「左の回路の抵抗の積/和=右の回路の抵抗」とわかります。

 

すなわち並列の合成抵抗=各抵抗器の積/和であるといえます。

 

 

 

以上のようにして合成抵抗の公式は求めることができます。