図でつかむ
三つの量のうち二つが分かれば、残り一つを求められます。単位も式の一部として確認します。
オームの法則
電圧 [V] = 電流 [A] × 抵抗 [Ω]
オームの法則は、金属線や電熱線などの抵抗器にかかる電圧と、そこを流れる電流の関係を表します。抵抗が一定なら、電圧を大きくするほど電流も大きくなります。
- 電圧 V：電流を流そうとするはたらき。単位は V（ボルト）
- 電流 I：回路を流れる電気の量。単位は A（アンペア）
- 抵抗 R：電流の流れにくさ。単位は Ω（オーム）
抵抗とは
同じ電圧をかけても、抵抗が大きいほど流れる電流は小さくなります。たとえば 6V をかけたとき、3Ω なら 2A 流れますが、12Ω なら 0.5A しか流れません。
- 抵抗は、電流そのものではなく 流れにくさ。
- 抵抗が大きいほど、同じ電圧で流れる電流は小さくなる。
- 「抵抗が大きいから電流も大きい」と考えない。
単位変換 ── mA を A に直す
オームの法則で計算するとき、電流の単位は A にそろえます。教科書や実験では mA（ミリアンペア）で出ることが多いので、変換を必ず確認します。
- 1000mA = 1A
- 500mA = 0.5A
- 200mA = 0.2A
- 50mA = 0.05A
抵抗 20Ω に 300mA 流れた。
300mA = 0.3A なので、V = IR = 0.3 × 20 = 6V
3つの公式
- 電圧を求める：V = I × R
- 電流を求める：I = V / R
- 抵抗を求める：R = V / I
抵抗 10Ω に 0.5A 流れている → 電圧 = 10 × 0.5 = 5V
12V の電源に 4Ω の抵抗 → 電流 = 12/4 = 3A
100V で 2A 流れる → 抵抗 = 100/2 = 50Ω
実験では何を調べているか
オームの法則の実験では、抵抗器にかける電圧を少しずつ変え、そのたびに流れる電流を測定します。結果を表やグラフにすると、電圧と電流の関係が見えてきます。
- 電圧を 1V、2V、3V ... と変える
- そのときの電流を電流計で測る
- 電圧と電流が比例していれば、グラフは原点を通る直線になる
- 同じ抵抗器なら、V/I の値はほぼ一定になる
観察事実：1Vで0.10A、2Vで0.20A、3Vで0.30Aのように、電圧を2倍・3倍にすると電流も2倍・3倍になる。
考察：V/I を計算すると 10Ω で一定になる。これは抵抗器の流れにくさが変わっていないことを表す。
結論：抵抗が一定なら、電流は電圧に比例する。比例定数として抵抗 R が現れる。
- 電流計は回路に 直列につなぐ。
- 電圧計は調べたい部分に 並列につなぐ。
- 電熱線が熱くなることがあるので、長時間大きな電流を流し続けない。
抵抗のグラフ
電圧と電流は 比例（一次関数）
縦軸を電圧 V、横軸を電流 I にすると、傾きは 抵抗 R（V=RI）
縦軸を電流 I、横軸を電圧 V にすると、傾きは 1/R
中学理科では、横軸を電圧、縦軸を電流にしたグラフもよく出ます。このときは、直線が急なほど「同じ電圧でたくさん電流が流れる」ので、抵抗は小さいと判断します。
- 縦軸 V・横軸 I：傾きが大きいほど抵抗が大きい
- 縦軸 I・横軸 V：傾きが大きいほど抵抗が小さい
- どちらのグラフでも、抵抗は R = V/I で確かめる
- 「V エ・ア・イ（VAI）」の順で覚える人もいる
- または三角形に V を上、I と R を下に並べて、求めたい記号を隠して計算
練習問題
- 5Ω に 2A 流れたときの電圧
- 12V で 6Ω の抵抗を流れる電流
- 20V で 4A 流れる抵抗
- 抵抗 30Ω に 200mA 流れたときの電圧
- 6V をかけたとき 0.3A 流れる抵抗
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(1) 10V (2) 2A (3) 5Ω (4) 200mA = 0.2A より 6V (5) 20Ω
ある抵抗器で、電圧を 2V にすると 0.4A、4V にすると 0.8A 流れた。
- 電圧と電流は比例しているといえるか。
- この抵抗器の抵抗は何Ωか。
- この抵抗器に 6V をかけると、何A 流れるか。
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(1) いえる。電圧が2倍になると電流も2倍になっている。
(2) R = V/I = 2/0.4 = 5Ω
(3) I = V/R = 6/5 = 1.2A
ある抵抗器で、電圧と電流が次のようになった。抵抗を求め、オームの法則が成り立つか説明せよ。
1V:0.05A、2V:0.10A、4V:0.20A
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R = V/I より、1/0.05 = 20Ω、2/0.10 = 20Ω、4/0.20 = 20Ω。抵抗が一定で、電圧を2倍・4倍にすると電流も2倍・4倍になるので、オームの法則が成り立つ。
まとめ
- オームの法則：V = I × R。
- 抵抗：電流の流れにくさ（Ω）。
- 3つの公式：V=IR、I=V/R、R=V/I。
- 計算では mA を A に直す。1000mA = 1A。
- 電圧と電流が比例する抵抗器では、グラフは原点を通る直線になる。