イントロ
電流・電圧と回路の測り方
流れる量と、二点間の差を分ける
電流は導線の断面を通過する電荷の割合、電圧は回路の二点間で電荷が受け渡すエネルギーに関わる差です。測りたい量の意味が、測定器のつなぎ方を決めます。
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定義
電流と電圧
- 教科書では
- 電流Iは単位時間に断面を通過する電荷量、電圧Vは単位電荷当たりのエネルギー差を表します。
- 言いかえると
- 電流は回路を一周する経路の途中へ電流計を入れて測ります。電圧は抵抗などの両端二点を電圧計でつないで比べます。電圧そのものが導線を流れるのではありません。
公式
電流と電圧の定義
電流
I=Qt
時間tの間に電荷量Qが断面を通過するときの平均電流です。
- I電流。単位はA
- Q電荷量。単位はC
- t時間。単位はs
電圧
V=Wq
電荷q当たりに受け渡されるエネルギーWで表します。
- V電圧。1 V=1 J/C
使うときのコツ
電流は一か所を通る量、電圧は二点を比べる量です。
解くコツ
通過量を問うならI、二点間の差を問うならVと判断します。
比較
| 量 | 測る対象 | 測定器と接続 |
|---|---|---|
| 電流I | 導線を通る量 | 電流計を回路へ直列 |
| 電圧V | 部品の両端 | 電圧計を部品へ並列 |
量電流I
- 測る対象
- 導線を通る量
- 測定器と接続
- 電流計を回路へ直列
量電圧V
- 測る対象
- 部品の両端
- 測定器と接続
- 電圧計を部品へ並列
電流計は測りたい流れを通し、電圧計は比較したい二点へ橋をかけます。
手順
測定器を置く手順
- 1
測る量が電流か電圧かを決める
- 2
電流なら測る枝を一度切って電流計を入れる
- 3
電圧なら測る部品の両端へ電圧計をつなぐ
- 4
直流では端子の正負と目盛りを確認する
例
- 場面
- 導線の断面を3.0 sの間に6.0 Cの電荷が通過した。
- 順に考えると
- 平均電流はI=Q/t=6.0/3.0=2.0 Aです。AはC/sと同じで、一秒当たり2.0 Cが通過する割合を表します。電流の向きは正電荷が動くと決めた向きで、金属中の電子の移動方向とは逆です。
- ここが結論
- 平均電流は2.0 Aです。
注意
電圧計を直列に入れない
確認
量の確認
Q1
4.0 sの間に12 Cの電荷が断面を通過したとき、平均電流はどれですか。
確認
接続の確認
Q1
抵抗を流れる電流と抵抗両端の電圧を同時に測る正しい接続はどれですか。
まとめ
まとめ
- 1
電流はI=Q/tで単位はA
- 2
電圧は単位電荷当たりのエネルギー差
- 3
電流計は直列、電圧計は並列
- 4
電流方向と金属中の電子移動は逆