電気回路
電源、抵抗(負荷)、コンデンサなどの素子を導線等 で接続し、特定の機能を持たせるようにしたもの。
回路は英語でcircuit、つまり円(回転)である。
円の1箇所を切ってそこに起電力(電池、電源)を挿 入すると、電位差によって回転が始まる。
この動きのことを電流という。つまり起電力とは電 流を流そうとするはたらきである。電流の向きは、電 池の高電位側(正極)から低電位(負極)側である。
微視的には、電流の担い手(キャリアという)である 荷電粒子の運動として理解されている。
電流を妨げるはたらきのことを抵抗という。抵抗は、
導線や電池など、すべての素子が持つが、特に抵抗が 大きい部分を素子化し、それ以外の部分の抵抗は小さ いとして、普通無視する。
最も簡単な回路は、以下のような、1つの電源と1 つの抵抗からなる回路である。
このとき電位の変化に着目して回路を1周しよう。点 Aにおける電位をゼロとすると、電池によって電位が
V[V]引き上げられるが、抵抗 R[Ω]を通過するときに
電位が低下するので、一周してAに戻ったときの電位
はゼロである。このとき、抵抗Rによる電位の変化の ことを、電位降下(電圧降下)といい、その大きさ
VR[V]は、抵抗を流れる電流を I[A]とすると、VR=RI
と表される。回路を一周したときの電位の変化はゼロ なので、V-VR = 0。よって、この回路ではV=RIの 関係が成り立つ。
電気回路のポイント1
抵抗Rに電流Iが流れると、電圧降下RIが発生する。
(オームの法則)
電気回路のポイント2
回路を1周したときの電位の変化の和はゼロである。
(キルヒホッフの第2法則)
問題1)
起電力6.0 Vの電池Aに、起電力のわからない電池B
および10Ωの抵抗を直列に接続すると、回路に1.0 A
の電流が流れた。このとき、電池 B の起電力は何 V か。
キルヒホッフの第2法則は、どんな複雑な回路中の任 意のループ(閉回路)において成り立つ。