電流の分野は、覚えるべき公式や法則が多く苦労してしまう人も多いですよね。
しかし、ポイントを押さえて整理すればきちんと理解して覚えることができます!
この記事では、元中学校教員が電流の分野のポイントを詳しく解説します。
基本となる「回路と電流・電圧」や、特につまずきやすい「電気抵抗とオームの法則」「電流による磁界」についての内容を解説するので、最後まで読めば今までつまずいていた電流の問題も解けるようになりますよ。
回路と電流・電圧
【回路】
電気が流れる道筋のこと。
+極から-極まで途切れない線でつながっている。
【電流】
回路を流れる電気のこと。
+極から-極に向かって流れる。
大きさはA(アンペア)やmA(ミリアンペア)を使って表す。1A=1000mA。
【電圧】
電流を流そうとする働きのこと。
単位はV(ボルト)を使って表す。
【導体】
金属のように、電流を通しやすい物質のこと。
【絶縁体】
ガラスのように、電流を通さない物質のこと。
【半導体】
電流の向きなどの条件によって導体の性質を示したり、絶縁体の性質を示したりする物質。
例:発光ダイオード(一方向には電流を流すが、逆方向には電流を流さないという性質をもっている)
【直列回路】
電気の通り道が一本になるようなつなぎ方。
どこでも電流が等しくなる。
【並列回路】
電流の通り道が2本以上に枝分かれしたつなぎ方。
どこでも電圧が等しくなる。
電気抵抗とオームの法則
【抵抗】
電流の流れにくさのこと。
単位はΩ(オーム)で表す。例:豆電球、電熱線など
【オームの法則】
抵抗器に流れる電流(A)は、両端にかかる電圧(V)に比例し、抵抗(Ω)に反比例する。
式:電圧(V)=抵抗(Ω)÷電流(A)
【例題1】
抵抗50Ω、電圧10Vの場合、この直列回路に流れる電流を求めなさい。
(考え方)電流を求める問題なので、オームの法則の式を変形させて「電流(A)=電圧(V)÷抵抗(Ω)」に当てはめて計算する。
(式)10(電圧)÷50(抵抗)=0.2(電流)
(答)0.2A
【例題2】
抵抗値が50Ωと100Ωの並列回路で、枝分かれする前の電流が0.3Aの時の電圧を求めなさい。
(考え方)並列回路は抵抗にかかる電圧はすべて等しいので、枝分かれしたそれぞれの抵抗に流れる電流を求めてそれを足すと0.3Aになる、という方程式を立てる。
オームの法則の式を変形させて「電流(A)=電圧(V)÷抵抗(Ω)」に当てはめると、
(V÷50)+(V÷10)=0.3になる。
(式)(V÷50)+(V÷10)=0.3
↓両辺に100をかけて計算し、方程式を解く
V=10
(答)10V
電流による磁界
【磁界】
磁力のはたらいている空間のこと。
【磁力線】
磁界のようすを曲線と矢印で表したもの。
矢印の向きはN極→S極。
【右ねじの法則】
ねじの進む向きに電流の向きを合わせると、ねじを回す向きが磁界の向きになる。
【コイル】
導線を輪のような状態にしたもの。
【右手の法則】
右手の親指以外の指で電流の向きにコイルをにぎると、開いた親指の向きがコイルの内側の磁界の向きになる。
【電磁石】
コイルの中に鉄芯を入れて電流を流したときに、コイルの磁界によって鉄芯が磁石になったもの。
電流を流したときだけ磁力をもつ。
【フレミング左手の法則】
磁界の中で電流が受ける力の向きの法則。
中指(電流の向き)・人さし指(磁界の向き)・親指(受ける力の向き)
……覚え方は中指から順に「電・磁・力」
【電磁誘導】
コイルの中で磁界を変化させると電流が発生する現象のこと。
【誘導電流】
電磁誘導によって発生する電流のこと。磁界の変化を妨げる向きに流れる。
まとめ
電流の分野は、公式や法則を使って繰り返し問題演習をしながら覚えることが大切です。
この記事で解説した公式や法則を理解して覚えることで、問題をスムーズに解くことができるようになりますよ!
ぜひ繰り返し読んで、しっかり覚えてくださいね。