抵抗器の両端の電圧を計算する方法

抵抗器の両端の電圧を計算する前に、使用している回路の種類を決定する必要があります。回路に関する基本的な知識を復習したり学習したりしたい場合は、セクション 1 から読み始めることができます。それ以外の場合は、質問に関係する回路の種類に直接ジャンプできます。

パート1 パート1/3:

回路を理解する

1現状を理解する。電流を説明するのに類推を使うことができます。トウモロコシの粒をボウルに注ぐことを想像してください。トウモロコシの粒一つ一つが電子であり、ボウルに注がれた粒が電流です。 ^{[1]出典： Serway, RAおよびJohn W. Jewett, Jr.、「Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics」。第8版。カリフォルニア州：Brooks/Cole。2010年。電子書籍。}トウモロコシの粒を測る場合、1秒間にトウモロコシ粒を通過する粒の数で表すことができます。電流について話すとき、アンペア、つまり 1 秒あたりに流れる電子の数で測定しますが、これは非常に大きな数値です。
2料金について考えます。電子は「負」の電荷を持っています。つまり、正に帯電した物体には引き寄せられ、負に帯電した物体には反発され、前者に向かって流れ、後者からは遠ざかることになります。それらはすべて負の電荷を帯びているため、電子は互いに反発し合い、可能な限り広がります。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/7\/79\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-3-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-3-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/7\/79\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-3-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-3-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3電圧を理解する。電圧は、2 点間の電荷の差を測る指標です。電荷の差が大きいほど、両者間の引力は大きくなります。日常生活で使われる電池を例に挙げてみましょう。
- バッテリー内部で化学反応が起こり、電子が蓄積されます。電子は負極に蓄積され、正極にはほとんど電子が含まれません (電池の負極と正極はそれぞれカソードとアノードと呼ばれます)。このプロセスが長く続くほど、2 つの電極間の電圧が大きくなります。
- 正極と負極を電線で接続すると、負極の電子が突然解放されます。これらは正極に向かって急速に移動し、電流を形成します。電圧が高くなるほど、1 秒あたりに正極端子に流れる電子の数が多くなります。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/5\/55\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-4-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-4-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/5\/55\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-4-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-4-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4抵抗値を計算します。名前が示すように、抵抗値が大きいほど、電子が通過しにくくなります。 1 秒間に通過する電子の数は抵抗値によって減少するため、抵抗値によって電流が遅くなります。
- 抵抗器は回路の抵抗を増加させるアイテムです。実際の「抵抗器」は電気店で購入できますが、回路の問題では、抵抗器は電球や、抵抗を持つその他のものになります。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/a\/a8\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-5-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-5-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/a\/a8\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-5-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-5-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 5オームの法則を思い出してください。電流、電圧、抵抗の関係は非常に単純です。この関係は回路問題を解くときに頻繁に使用するので、書き留めるか、記憶しておく必要があります。
- 電流 = 電圧÷抵抗
- 通常、次のように表記されます: I = ^V / _R
- 考えてみてください。電圧 V または抵抗 R を増やすと何が起こるでしょうか?これは上で学んだことと一致していますか?
広告する

パート2 パート2/3:

直列回路の抵抗器間の電圧を計算する

{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/e\/e4\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-6-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-6-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/e\/e4\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-6-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-6-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1直列回路を理解する。直列回路は簡単に識別できます。直列回路は、すべてのアイテムが一列に並んだワイヤのループです。電流はループ回路全体を流れ、各抵抗器またはコンポーネントを順番に通過します。
- 回路内のあらゆる点における電流は常に同じです。 ^{[2] X研究ソース}
- 電圧を計算する場合、回路内の抵抗器の位置は重要ではありません。抵抗器を取り外して、電圧を変えずに回路内で移動することができます。
- 例として、 _R1 、 _R2 、 _R3という 3 つの直列抵抗器を持つ回路を考えてみましょう。回路は 12 ボルトのバッテリーで駆動されます。各抵抗器の両端の電圧を計算します。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/b\/b8\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-7-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-7-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/b\/b8\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-7-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-7-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 2総抵抗を計算します。回路内のすべての抵抗器の抵抗を合計します。その合計が直列回路の合計抵抗になります。
- たとえば、3つの抵抗器_R1 、 _R2 、 _R3の抵抗値はそれぞれ2Ω（オーム）、3Ω、5Ωです。合計抵抗は 2 + 3 + 5 = 10 オームです。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/5\/58\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-8-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-8-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/5\/58\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-8-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-8-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3電流を計算します。オームの法則を使用して回路を流れる電流を計算します。直列回路では電流はどこでも同じであることを覚えておいてください。以降のすべての計算では、この方法で計算された現在の値が使用されます。
- オームの法則によれば、電流 I = ^V / _Rです。回路全体の電圧は 12 ボルトで、総抵抗は 10 オームです。したがって、電流I = ¹² / ₁₀ = 1.2 Aとなります。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/8\/88\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-9-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-9-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/8\/88\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-9-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-9-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4オームの法則を変換して電圧を求めます。基本的な代数を使用して、オームの法則のバリエーションを導き出し、電流の代わりに電圧を計算できます。
- 私 = ^V / _R
- IR = ^VR / _R
- IR = V
- V = IR
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/d\/d1\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-10-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-10-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/d\/d1\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-10-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-10-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 5各抵抗器の両端の電圧を計算します。抵抗値、電流、式はわかっています。数字を式に代入して解きます。この例では、3 つの抵抗器の両端の電圧は次のように計算されます。
- _R1の両端の電圧 = _V1 = ( 1.2A )( 2Ω ) = 2.4 ボルト。
- _R2の両端の電圧 = _V2 = ( 1.2A )( 3Ω ) = 3.6 ボルト。
- R _{3 の}両端の電圧 = V ₃ = ( 1.2A )( 5Ω ) = 6.0 ボルト。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/4\/42\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-11-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-11-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/4\/42\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-11-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-11-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 6答えを確認します。直列回路では、すべての答えの合計が合計電圧に等しくなります。 ^{[3] X研究ソース}計算されたすべての電圧を合計して、回路全体の電圧と等しいかどうかを確認します。そうでない場合は、戻ってエラーがないか確認してください。
- この例では、2.4 + 3.6 + 6.0 = 12 ボルトとなり、これが回路全体の電圧となります。
- 答えが 12 ではなく 11.97 のようにわずかにずれている場合は、計算の四捨五入による誤差が原因である可能性があります。あなたの答えは今でも正しいです。
- 覚えておいてください、電圧は電荷、つまり電子の数の差を測定します。回路全体にわたって見られる新しい電子の数を数えていると想像してください。計算が正しければ、最終結果は最初から最後まで変化した電子の総数になるはずだ。
広告する

パート 3パート3/3:

並列回路の抵抗器間の電圧を計算する

{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/b\/bb\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-12-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-12-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/b\/bb\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-12-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-12-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1並列回路を理解する。バッテリーの一端から伸びたワイヤーが 2 本の別々のワイヤーに分岐しているところを想像してください。 2 本のワイヤーは互いに平行に走り、バッテリーのもう一方の端に到達する前に再び結合します。左のワイヤに抵抗器があり、右のワイヤにも抵抗器がある場合、2 つの抵抗器は「並列」になっています。 ^{[4] X研究ソース}
- 並列回路には任意の数のワイヤを接続できます。上記の手順は、100 本のワイヤに分割され、その後再び組み立てられる回路にも適用されます。
2電気の流れ方について考えてみましょう。並列回路では、電流は利用可能なすべての経路を流れます。電流は左のワイヤを通り、左の抵抗器を通過して、もう一方の極に流れます。同時に、電流は右側のワイヤ、右側の抵抗器、そしてもう一方の極へと流れます。電流は折り返されず、2 つの並列抵抗器を通過します。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/d\/d7\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-14-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-14-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/i mages\/thumb\/d\/d7\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-14-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-14-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3合計電圧を使用して、各抵抗器の両端の電圧を計算します。回路全体の電圧がわかれば、答えは驚くほど簡単です。各並列ワイヤの電圧は回路全体の電圧に等しくなります。 ^{[5] X研究ソース}回路に 2 つの抵抗器が並列に接続され、6 ボルトのバッテリーで電力が供給されているとします。左側の抵抗器の両端の電圧は 6 ボルトに等しく、右側の抵抗器の両端の電圧も 6 ボルトに等しくなります。抵抗値がいくらであっても、この事実は変わりません。これがなぜ機能するかを理解するには、上で説明した直列回路を思い出してください。
- 直列回路における電圧降下の合計は、回路全体の総電圧に等しいことを覚えておいてください。
- 電流が流れる各経路を直列回路として考えます。この場合、すべての電圧降下の合計は依然として合計電圧に等しくなります。
- 各ワイヤを流れる電流は 1 つの抵抗器のみを通過するため、その抵抗器の両端の電圧は合計電圧と等しくなります。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/3\/3d\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-15.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-15.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/3\/3d\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-15.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-15.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4回路の合計電流を計算します。問題で回路の合計電圧が示されていない場合は、必要な計算手順が多くなります。まず、回路を流れる合計電流を計算します。並列回路では、合計電流は各並列経路を流れる電流の合計に等しくなります。 ^{[6]出典： Serway, RAおよびJohn W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics.第8版。カリフォルニア州：Brooks/Cole。2010年。電子書籍}
- 式で表すと： _Itotal = _I1 + _I2 + _I3 …
- 分かりにくい場合は、水道管が二つに分かれていると考えてください。総水流量は各パイプの水流量の合計に等しくなります。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/6\/67\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-16.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-16.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/6\/67\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-16.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-16.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 5回路の合計抵抗を計算します。並列回路の抵抗器は、1 本のワイヤを通る電流の流れにのみ抵抗するため、直列回路の抵抗器よりも障害が少なくなります。実際、電線の数が多いほど、電流が流れる経路を見つけやすくなります。総抵抗を計算するには、次の式で_Rtotalを解きます。
- ¹ / _{_R合計}= ¹ / _{_R1} + ¹ / _{_R2} + ¹ / _{_R3} …
- たとえば、回路には 2 つの抵抗器が並列に接続されており、抵抗値はそれぞれ 2 オームと 4 オームです。 ¹ / _{_Rtotal} = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4) _Rtotal → _Rtotal = 1/(3/4) = 4/3 = 約 1.33 オーム。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/b\/b7\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-17.jpg\/v4-460px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-17.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/b\/b7\/Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-17.jpg\/v4-728px-Calculate-Voltage-Across-a-Resistor-Step-17.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":" class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 6答えを使用して電圧を見つけます。回路の合計電圧を求めることで、並列配線のいずれか 1 本にかかる電圧も求めることができることを覚えておいてください。したがって、オームの法則を使用して回路全体の電圧を計算します。次に例を示します。
- 回路を流れる電流は 5 アンペアです。総抵抗は1.33オームです。
- オームの法則によれば、I = V / R なので、V = IR となります。
- V = (5A)(1.33Ω) = 6.65ボルト。
広告する

ヒント

直列抵抗器と並列抵抗器の両方を含む複雑な回路に直面した場合は、隣接する 2 つの抵抗器を選択します。必要に応じて並列抵抗の規則または直列抵抗の規則を使用して、合計抵抗を計算します。その後、それらを単一の抵抗器として扱うことができます。回路が並列抵抗器または直列抵抗器のみの単純な回路になるまで、この手順を繰り返します。 ^{[7] XResearchソース}
抵抗器にかかる電圧は、しばしば「電圧降下」と呼ばれます。
用語の理解:
- 回路 - 抵抗器、コンデンサ、インダクタなどのコンポーネントがワイヤで接続され、電流が流れる回路。
- 抵抗器 - 電気の流れを遅くしたり遮断したりする部品
- 電流 - 電線を通る電荷の流れ。単位: アンペア、アンペア
- 電圧 - 単位電荷あたりの仕事量。単位: ボルト、V
- 抵抗 - 電流の流れに対する部品の抵抗の尺度。単位: オーム、オーム

広告する