回路の総抵抗を計算する

著者: John Pratt
作成日: 17 2月 2021
更新日: 1 J 2024
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【中2 理科】  中2-47  V・A・Ωの値を計算しよう!
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電気部品を接続する方法は2つあります。直列回路は次々に接続されるコンポーネントですが、並列回路ではコンポーネントは並列分岐で接続されます。抵抗の結合方法によって、抵抗が回路の総抵抗にどのように寄与するかが決まります。

ステップに

方法1/4:直列接続

  1. 直列接続を認識することを学びます。 直列接続は、分岐のない単一のループです。すべての抵抗器またはその他のコンポーネントは順番に配置されます。
  2. すべての抵抗を合計します。 直列回路では、総抵抗はすべての抵抗の合計に等しくなります。同じ電流が各抵抗器を流れるため、各抵抗器は期待どおりに動作します。
    • たとえば、直列接続の抵抗は2Ω(オーム)、5Ω、および7Ωです。回路の総抵抗は2+ 5 + 7 =14Ωです。
  3. 代わりに、アンペア数と電圧から始めます。 個々の抵抗値がわからない場合は、オームの法則で計算できます:V = IRまたは電圧=電流x抵抗。最初のステップは、回路の電流と合計電圧を決定することです。
    • 直列回路の電流は、回路のすべてのポイントで同じです。特定のポイントでの電流がわかっている場合は、その値を式で使用できます。
    • 合計電圧は、電源(バッテリー)の電圧と同じです。です ない 1つのコンポーネントの両端の電圧に等しい。
  4. オームの法則でこれらの値を使用します。 V = IRを再配置して、抵抗を解きます:R = V / I(抵抗=電圧/電流)。見つかった値をこの式に適用して、総抵抗を取得します。
    • たとえば、直列回路は12ボルトのバッテリーで駆動され、電流は8アンペアに相当します。その場合、回路全体の抵抗はRになります。T。 = 12ボルト/ 8アンペア= 1.5オーム。

方法2/4:並列接続

  1. 並列回路を理解します。 並列回路はいくつかのパスに分岐し、それらは再び一緒になります。電流は回路のすべての分岐を通過します。
    • 回路のメインブランチ(ブランチの前または後)に抵抗がある場合、または1つのブランチに2つ以上の抵抗がある場合は、直並列回路の手順に進みます。
  2. 各分岐の抵抗の合計抵抗を計算します。 各抵抗は1つの分岐を流れる電流を遅くするだけなので、回路の総抵抗にはわずかな影響しかありません。全抵抗Rの式。T。 です 1R。T。=1R。1+1R。2+1R。3+...1R。n{ displaystyle { frac {1} {R_ {T}}} = { frac {1} {R_ {1}}} + { frac {1} {R_ {2}}} + { frac {1 } {R_ {3}}} + ... { frac {1} {R_ {n}}}}代わりに、合計電流と電圧から始めます。 個々の抵抗器の値がわからない場合は、電流と電圧の値が必要です。
    • 並列回路では、1つの分岐の両端の電圧は回路の両端の合計電圧に等しくなります。 1つのブランチの両端の電圧がわかっている限り、続行できます。合計電圧は、バッテリーなどの回路電源の電圧にも等しくなります。
    • 並列回路では、各ブランチの電流は異なる場合があります。あなたは 合計 それ以外の場合は、総抵抗が何であるかを知ることができません。
  3. オームの法則でこれらの値を使用します。 回路全体の合計電流と合計電圧がわかっている場合は、オームの法則R = V / Iを使用して合計抵抗を見つけることができます。
    • たとえば、並列回路の電圧は9ボルト、電流は3アンペアです。全抵抗R。T。 = 9ボルト/ 3アンペア=3Ω。
  4. 抵抗がゼロの分岐に注意してください。 並列回路の分岐に抵抗がない場合、すべての電流がその分岐を流れます。その場合、回路の抵抗はゼロオームになります。
    • 実際のアプリケーションでは、これは通常、抵抗が動作を停止するか、バイパス(短絡)されるため、より高い電流が回路の他の部分に損傷を与える可能性があることを意味します。

方法3/4:直並列

  1. 回路を直列接続と並列接続に分割します。 直並列回路には、直列に接続された(前後に)いくつかのコンポーネントと、並列に接続された(異なるブランチに)他のコンポーネントがあります。直列接続または並列接続に簡略化できる図の部分を探します。あなたがそれらを暗記するのを助けるためにこれらの部分のそれぞれを丸で囲んでください。
    • たとえば、回路の抵抗は1Ωで、抵抗は1.5Ωが直列に接続されています。 2番目の抵抗の後、回路は2つの並列分岐に分割されます。1つは5Ω抵抗、もう1つは3Ω抵抗です。
      2つの平行な分岐を丸で囲んで、回路の他の部分と区別します。
  2. 各並列セクションの抵抗を探します。 並列抵抗式を使用する 1R。T。=1R。1+1R。2+1R。3+...1R。n{ displaystyle { frac {1} {R_ {T}}} = { frac {1} {R_ {1}}} + { frac {1} {R_ {2}}} + { frac {1 } {R_ {3}}} + ... { frac {1} {R_ {n}}}}ダイアグラムを単純化します。 平行セクションの総抵抗を見つけたら、ダイアグラムでそのセクション全体に取り消し線を引くことができます。そのセクションを、見つけた値に等しい抵抗を持つ単一のワイヤとして扱います。
    • 上記の例では、2つの分岐を無視して、それらを1つの1.875Ω抵抗と考えることができます。
  3. 直列抵抗を一緒に追加します。 各並列回路を単一の抵抗に置き換えると、ダイアグラムは単一のループ、つまり直列回路になります。直列回路の合計抵抗は、すべての個々の抵抗の合計に等しいので、それらを合計して答えを得るだけです。
    • 簡略図には、1Ωの抵抗、1.5Ωの抵抗、および計算した1.875Ωのセクションがあります。これらはすべて直列に接続されているため、 R。T。=1+1,5+1,875=4,375{ displaystyle R_ {T} = 1 + 1.5 + 1.875 = 4.375}オームの法則を使用して、未知の値を見つけます。 回路の特定のコンポーネントの抵抗がわからない場合は、とにかくそれを計算する方法を探してください。そのコンポーネントの両端の電圧Vと電流Iがわかっている場合は、オームの法則R = V / Iを使用してその抵抗を決定します。

方法4/4:電力計算式

  1. 力の公式を学びましょう。 電力とは、回路がエネルギーを消費する程度と、回路を駆動するもの(ランプなど)にエネルギーを供給する程度です。回路の総電力は、総電圧と総電流の積に等しくなります。または方程式の形で:P = VI。
    • これを総抵抗で解くときは、回路の総電力が必要になることを忘れないでください。 1つのコンポーネントを通過するパワーを知るだけでは十分ではありません。
  2. 電力と電流を使用して抵抗を決定します。 これらの値がわかっている場合は、2つの式を組み合わせて抵抗を見つけることができます。
    • P = VI(電力=電圧x電流)
    • オームの法則は、V = IRであることを示しています。
    • 最初の式でIRをVに置き換えます:P =(IR)I = IR。
    • 抵抗を決定するために再配置します:R = P / I。
    • 直列回路では、1つのコンポーネントの電流は合計電流と同じです。これは、並列接続には適用されません。
  3. 電力と電圧を使用して抵抗を決定します。 電力と電圧しかわからない場合は、同じアプローチを使用して抵抗を決定できます。回路の両端の全電圧または回路に電力を供給するバッテリーの電圧を使用することを忘れないでください。
    • P = VI
    • オームの法則をIに再配置します:I = V / R。
    • 電力式でV / RをIに置き換えます:P = V(V / R)= V / R。
    • 抵抗を解くために式を再配置します:R = V / P。
    • 並列回路では、分岐の両端の電圧は合計電圧と同じです。これは直列接続には当てはまりません。1つのコンポーネントの両端の電圧が合計電圧と等しくありません。

チップ

  • 電力はワット(W)で測定されます。
  • 電圧はボルト(V)で測定されます。
  • 電流はアンペア(A)またはミリアンペア(mA)で測定されます。 1 ma = 1103{ displaystyle 1 * 10 ^ {-3}}A = 0.001A。
  • これらの式で使用される電力Pは、特定の時点での電力の直接測定値を指します。回路が交流(AC)を使用している場合、電力は常に変化しています。電気技師は、式Pを使用してAC回路の平均電力を計算します。平均 =VIcosθ、ここでcosθは回路の力率です。