電気基礎知識

オームの法則を覚えよう!│電気工学(電気回路基礎)

オームの法則は電気計算を行う上で最も重要な関係式となります。

  • 電気工事士
  • 電気主任技術者
  • エネルギー管理士
  • 消防設備士

など、様々な資格で使う公式となります。

オームの法則なくして電気工学は学べません。

ここでは基本的な要点や解説をさせていただきます。

オームの法則とは

オームの法則はドイツの電気学者であるゲオルク・ジーモン・オーム(Georg Simon Ohm)が、高校教師時代にボルタ電池の研究を行っている際に発見しました。

電気が流れるときの電流の強さと電圧の関係を調べ、1826年に「電流の強さは電圧に比例し、抵抗に反比例する」という電気工学で一番有名な法則ができたのです。

このことにより、電圧(E)、電流(I)、抵抗(R)の基本的な関係が定義されて、電気工学の分野が確立されたと言われいています。

エジソンは、このオームの法則を駆使して、いろいろな電気に関する発見や発明をしたと伝えられています。

オームの業績をたたえて電気抵抗の単位にオーム[Ω]が使われています。

オームの法則の基本的な考え方と覚え方

図1
 

図1で、抵抗R[Ω]のaに+電圧E[V]、抵抗R[Ω]のbに-電圧E[V]を接続すると、a→bに向かって電流が流れます。

これをオームの法則といいます。

$$I[A]=\frac{E[V] }{R[Ω]}$$

$$R[Ω]=\frac{E[V] }{I[A]}$$

$$E[V]={R[Ω]}×{I [A]}$$

E:電圧、I:電流、R:抵抗

ぶちキリン
ぶちキリン
$$0=\frac{E[V] }{R[Ω]×I[A]}$$

ERI(エリ)ちゃんで覚えると簡単だよ!

分流計算によるオームの法則(計算例)

図2-1

 

図2-1からI1を表す式とI2を表す式を求めてみます。

まず全電流I0[A]を求めると

$$I{_0} [A]={I{_1} [A]}+{I{_2} [A]} ・・・(0)$$

 

図2-2

 

図2-2のように、R1とR2には電圧Eがかかっていると仮定してオームの法則から

$$E[V]={R{_1}[Ω]}×{I{_1} [A]} ・・・(1)$$

$$E[V]={R{_2}[Ω]}×{I{_2} [A]} ・・・(2)$$

 

電圧E[V]の値は同じになるため(1)式=(2)式となり、

$${R{_1}[Ω]}×{I{_1} [A]}={R{_2}[Ω]}×{I{_2} [A]} ・・・(3)$$

 

(3)式から I1= の式にすると

$$I{_1} [A]=\frac{R{_2}[Ω]×I{_2} [A]}{R{_1}[Ω]} ・・・(4)$$

 

式(0)に式(4)を代入すると

$$I{_0} [A]=\frac{R{_2}[Ω]×I{_2} [A]}{R{_1}[Ω]}+I{_2} [A] $$

$$I{_0} [A]=\left( \frac{R{_2}[Ω]}{R{_1}[Ω]}+1 \right)+I{_2} [A]$$

$$I{_0} [A]=\left( \frac{R{_2}[Ω]+R{_1}[Ω]}{R{_1}[Ω]} \right)×I{_2} [A]$$

 

I2= の式にすると

$$I{_2}[A]=\left( \frac{R{_1}[Ω]}{R{_2}[Ω]+R{_1}[Ω]} \right)×I{_0} [A]$$

このように求めることができます。

 

I2も同様に

(3)式から I2= の式にすると

$$I{_2} [A]=\frac{R{_1}[Ω]×I{_1} [A]}{R{_2}[Ω]} ・・・(5)$$

 

式(0)に式(5)を代入すると

$$I{_0} [A]=\frac{R{_1}[Ω]×I{_1} [A]}{R{_2}[Ω]}+I{_1} [A] $$

$$I{_0} [A]=\left( \frac{R{_1}[Ω]}{R{_2}[Ω]}+1 \right)+I{_1} [A]$$

$$I{_0} [A]=\left( \frac{R{_1}[Ω]+R{_2}[Ω]}{R{_2}[Ω]} \right)×I{_1} [A]$$

I1= の式にすると

$$I{_1}[A]=\left( \frac{R{_2}[Ω]}{R{_1}[Ω]+R{_2}[Ω]} \right)×I{_0} [A]$$

このように求めることができます。

まとめ

この記事では

  • オームの法則とは
  • オームの法則の基本的な考え方と覚え方
  • 分流計算によるオームの法則(計算例)

について書かせていただきました。

オームの法則は、電気工学において一番の基礎となる公式です。

『電気工事士』や『電気主任技術者』を受講するには、まずこの公式を覚えましょう。

 

電気工事士については

で詳しく解説していますので、興味がある方はご確認いただけると嬉しいです。

https://buchikirin.com/certificate_electrician

 

電気主任技術者については

で詳しく解説していますので、興味がある方はご確認いただけると嬉しいです。

https://buchikirin.com/electric-chief-engineer

 

この公式が理解できれば、消防設備士などで出題される電気問題はある程度解くことができます。

消防設備士については

で詳しく解説していますので、興味がある方はご確認いただけると嬉しいです。

https://buchikirin.com/fire-defense-equipment-officer-001

 

まずは基礎から固めて、応用につなげましょう。

 

電気計算をもっと勉強したいかたは、

「図解でわかるはじめての電気回路改訂新版」

に詳しく記載されていますので読んでみてください。

オームの法則以外にもたくさんの公式が出てきますが、ほとんどがオームの法則の応用でできているので見ていて面白いです。

 

少しでも参考になっていただけたらうれしいです。

では、ぶちキリンでした。

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ABOUT ME
ぶちキリン
設備管理員で普通のサラリーマンやりながら毎日平凡に過ごしてます。 趣味はダイビングでカメラマンやったり旅行したりしてます。 ビルメンの仕事や資格取得、趣味のスキューバーダイビングについて情報を発信しています。