オームの法則を理解しよう【現役エンジニアが教える電子工作】

どうも、なかしー(@nakac_work)です。
僕は自動車や家電のプログラミングを行う組み込みエンジニアとして働いています。

突然ですが、オームの法則を覚えていますか？

オームの法則といえば、あの有名な Ｅ = Ｒ × Ｉの公式ですね！
このオームの法則を理解していれば、自分で電子回路を設計することも可能です！

でも、理科とか電気がニガテな方もいると思います。
そんな方は公式の使い方を覚えるところから始めましょう！

電子工作では、LEDを光らせる電流を計算するときにオームの法則を使ったりします！

なかしー

オームの法則は電子工作でとても大切です！

この記事では「オームの法則」について紹介します。

オームの法則と電気の基本

オームの法則は次の３つで成り立っています。

この３つの身近な例だと、

• アルカリ乾電池→電圧は1.5ボルト
• iPhoneの充電器→電圧は5ボルト、電流は1アンペア
• 家庭用コンセント→電圧は100ボルト

iPhoneの充電器は1アンペアでも、iPadの充電器は2.1アンペアだったりします。
家電製品だったらどこかに書いているはずなので、身の回りの物で確認してみると面白いですよ！

オームの法則を理解する前に、まずは電気のきほんを理解しましょう！
電気の流れを水に例えて考えてみましょう。

流れる水の量が電流、ポンプで水を汲み上げる力が電圧、水が流れるホースの太さが抵抗です。

もしも、水を大量に流したいなら

• ポンプの力を強くする
• ホースを太くする

この2つを行えばOKです。

しかし、どちらか片方だけ良くした場合はどうでしょうか？

• ホースを太くしてもポンプの力が弱い→流れる水の量は増えない
• ポンプの力を強くしてもホースが細い→流せる水の量は増えない

流れる水の量を増やしたいならポンプの力を強くする。もしくは、ホースを太くするだけではカンペキとは言えません。

ポンプの力を強くするなら、それに応じたホースの太さにする。また、ホースを太くするなら、それに応じたポンプの力が必要です。

これらのことから、水の流れる量とポンプの力とホースの太さはお互いに影響しあうことがわかったと思います。

電気も水の流れと同じで、電圧が高い(ポンプの力が強い)とたくさん電流(水)を流すことができます。しかし、抵抗が高い(ホースが細い)と流れる電流は少なくなります。

直列接続と並列接続の違い

もしも、抵抗が増えたり、電流が流れる道が増えた場合がどうなるのか考えてみましょう。先ほどと同じように、水の流れで考えましょう。

仮に一定量の水を２つのホースとポンプを使ってグルグル回すとして解説します。

• 直列接続・・・ホース(抵抗)が隣同士で直接つながった状態
• 並列接続・・・ホース(抵抗)が違う道で並んで接続された状態

直列接続の場合

ホースの太さがどちらも同じなら問題ありません。しかし、どちらかのホースが細くなってしまうと、細いホースで流れる水の量が少なくなってしまいます。

そうすると、もう片方のホースがどれだけ太くても細いホースに流れる水の量しか流れてこなくなります。

並列接続の場合

ホースが２つになって、水が流れる道が増えます。道が増えることで流せる水の量も多くなります。

しかし、水の量は一定と決まっていて、細いホースよりも太いホースの方が水を流しやすいです。

オームの法則で電圧・抵抗・電流を求める

電圧・抵抗・電流の３つのうち、２つ分かっていれば残りの１つをオームの法則で計算できます。

公式は次のとおりです。

人の抵抗がどれくらいか調べたところ、約5000オームだそうです。

ポケットモンスターのピカチュウが使う「10万ボルト」は電圧のことを言ってます。もしも、主人公のサトシが10万ボルトを食らっていたなら、

電流 = 10,0000(ボルト) ÷ 5000(オーム) = 20(アンペア)

サトシの体に20アンペアの電流が流れています。
電流が0.1アンペア流れると即死するらしく、その200倍の電流に耐えたサトシは最強すぎますね(笑)

オームの法則|まとめ

この記事では「オームの法則」について紹介しました。

オームの法則を使えば、電圧・抵抗・電流を求めることができます。

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