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まとめ記事(コンテンツ)
SaeXaさん
2015/08/01
オームの法則の整理
カテゴリ : 外装 > ランプ、レンズ > LED化
車種:日産 シルビア
作業日:2015/08/01
目的:修理・故障・メンテナンス
作業:DIY
難易度:★
作業時間:30分以内
1
LED電球の設計にあたり、電気の基礎の基礎ともいうべき「オームの法則」について整理しておきます。
オームの法則とは、抵抗R に 電圧V をかけると 電流I が流れる関係を表したもので、式では
V = I R
と、表されます。
オームの法則とは、抵抗R に 電圧V をかけると 電流I が流れる関係を表したもので、式では
V = I R
と、表されます。
2
単位としては、電圧はボルト(V)、抵抗はオーム(Ω)、電流はアンペア(A)が使用されます。
V=IR の式を元に、両辺を R で割れば、
I=V/R となり電流を求める式になります。
また、両辺を I で割れば、
R=V/I となり、抵抗値を求める式になります。
100Ωの抵抗に電圧をかけると、電圧と電流の関係は比例(一次関数)となっていることが分かると思います。
V=IR の式を元に、両辺を R で割れば、
I=V/R となり電流を求める式になります。
また、両辺を I で割れば、
R=V/I となり、抵抗値を求める式になります。
100Ωの抵抗に電圧をかけると、電圧と電流の関係は比例(一次関数)となっていることが分かると思います。
3
次に抵抗の合成値 Ra を求めてみます。
R2 と R3 が直列につながれています。一本道ですので、どこも流れる電流は I2 です。
電源の電圧V2 とすると、電源から見た抵抗の合成値はV2=I2・Raから
Ra=V2/I2 となります。
一方、各抵抗にかかる電圧は、Vr2=I2・R2、Vr3=I2・R3 となります。
電源電圧 V2=Vr2+Vr3 ですから,
これまでの式をつなぎ合わせると、
V2=I2・Ra=Vr2+Vr3=I2・R2+I2・R3 となります。
I2・Ra=I2・R2+I2・R3=I2(R2+R3) と変形して
さらにI2で割ると、
Ra=R2+R3 となります。
R2 と R3 が直列につながれています。一本道ですので、どこも流れる電流は I2 です。
電源の電圧V2 とすると、電源から見た抵抗の合成値はV2=I2・Raから
Ra=V2/I2 となります。
一方、各抵抗にかかる電圧は、Vr2=I2・R2、Vr3=I2・R3 となります。
電源電圧 V2=Vr2+Vr3 ですから,
これまでの式をつなぎ合わせると、
V2=I2・Ra=Vr2+Vr3=I2・R2+I2・R3 となります。
I2・Ra=I2・R2+I2・R3=I2(R2+R3) と変形して
さらにI2で割ると、
Ra=R2+R3 となります。
4
抵抗を直列に接続したときには、単に足し算すればよいことがわかります。
5
次に並列つなぎの合成抵抗値Raを求めます。
並列つなぎは、電流を元に考えます。
電源から流れる電流をI3とすると、I3は抵抗R4に流れる電流I4と抵抗R5に流れる電流I5の合計になります。式で表すと、
I3=I4+I5 です。
並列の場合、どの抵抗にも同じ電圧V3がかかっているので、
I3=V3/R4+V3/R5 と、なります。通分すると
I3=(V3・R5+V3・R4)/R4・R5=V3(R4+R5)/R4・R5
これをオームの法則で確認すると
V3=I3・Ra となるので
Ra=V3/I3 となり、前の式を代入すると
Ra=R4・R5/(R4+R5) となります。
並列つなぎは、電流を元に考えます。
電源から流れる電流をI3とすると、I3は抵抗R4に流れる電流I4と抵抗R5に流れる電流I5の合計になります。式で表すと、
I3=I4+I5 です。
並列の場合、どの抵抗にも同じ電圧V3がかかっているので、
I3=V3/R4+V3/R5 と、なります。通分すると
I3=(V3・R5+V3・R4)/R4・R5=V3(R4+R5)/R4・R5
これをオームの法則で確認すると
V3=I3・Ra となるので
Ra=V3/I3 となり、前の式を代入すると
Ra=R4・R5/(R4+R5) となります。
6
きちんと計算するとこうなりますが、
要は10kΩの抵抗2本を並列つなぎにすると抵抗値は半分の5kオームになるよ!
ってことです。
これぐらいの目安ができていれば、計算がしやすいかと思います。
要は10kΩの抵抗2本を並列つなぎにすると抵抗値は半分の5kオームになるよ!
ってことです。
これぐらいの目安ができていれば、計算がしやすいかと思います。
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