まとめ
解説
並列つなぎは、電源からの電流が分岐点で複数の経路に分かれて流れる回路構成です。この接続の最大の特徴は、各経路に加わる電圧がすべて電源電圧と等しくなる点にあります。そのため、豆電球を並列にいくつ追加しても、それぞれの明るさは一個のときと変わらず一定です。これは、各電球が独立して電源に接続されていると見なせるためです。
また、回路全体の電流は各枝を流れる電流の合計となります。電流が流れやすくなるため、回路全体の「合成抵抗」は、個々の抵抗器の抵抗値よりも必ず小さくなります。例えば、豆電球1個の抵抗を1とした場合、2個を並列につなぐと全体の抵抗は0.5になります。この性質を利用して、複雑な回路における電流計算では、各部分の抵抗比から電流の配分を導き出すことが可能です。
| 比較項目 | 直列つなぎ | 並列つなぎ |
|---|---|---|
| 電流の経路 | 1本(枝分かれなし) | 複数(枝分かれあり) |
| 各部の電圧 | 各抵抗に分割される | すべて電源電圧と同じ |
| 全体の抵抗 | 大きくなる | 小さくなる |
| 電池の持ち | 長持ちする | 早くなくなる |
私たちの生活環境にある家庭用コンセントは、すべて並列つなぎで設計されています。これにより、一つの電化製品のスイッチを切っても他の製品が停止することなく、どのコンセントからも同じ電圧(日本国内では100V)を得ることが可能です。
理科の実験では、電流の強さと方位磁針の振れ方の関係も重要です。並列回路において各枝に流れる電流の強さを変えると、導線付近に置いた磁針の振れる角度も変化します。電磁石の強さを比較する際には、乾電池の数やコイルの巻き数など、変える条件と変えない条件を明確にする「対照実験」の考え方が不可欠です。また、電流が抵抗の極端に少ない経路へ優先的に流れる「ショート(短絡)」現象は、発熱や火災の原因となるため、安全な回路設計を心がける必要があります。
並列つなぎは、電気の通り道が途中で枝分かれしているつなぎ方のことです。公園の水道で、一つの蛇口からホースを二つに分けるようなイメージです。このつなぎ方の特ちょうは、豆電球を二つ、三つと増やしても、明るさが変わらないことです。それぞれの電球が、電池と直接つながっているのと同じ状態になるからです。また、もし一つの電球が切れてしまっても、ほかの電球は消えずに光り続けます。ただし、注意点もあります。豆電球をたくさんつなぐと、電池からたくさんの電気が流れ出すため、電池が早くなくなってしまいます。実験では、方位磁針を使って電気が流れる向きを調べたり、電磁石の強さを比べたりすることもあります。条件を一つだけ変えて比べる「対照実験」という考え方を使って、電気のきまりを見つけてみましょう。
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