抵抗

一般小学生

まとめ

解説

電気抵抗の正体は、導体内部の原子イオンと、移動する自由電子との衝突です。電子がスムーズに移動できないほど抵抗値は高くなります。このため、導線の長さが長いほど、また断面積が小さい(細い)ほど、電子が衝突する確率が高まり抵抗は大きくなります。一般に金属などの導体では、温度が上がると原子の熱振動が激しくなるため、電子がより衝突しやすくなり抵抗値が増大します。

回路全体で考えると、抵抗を直列につなぐほど電流の通り道が「長く」なるため、全体の抵抗値は各抵抗の和となり、電流は流れにくくなります。一方、並列につなぐと電流の通り道が「増える」ことになるため、回路全体の抵抗値は個々の抵抗よりも小さくなり、電池から流れ出る全電流は増加します。これは複雑な回路を計算する際の基礎となる重要な性質です。

コラム

電気抵抗はエネルギーの変換とも深く関わっています。電気エネルギーが抵抗を通過する際、その一部が熱エネルギージュール熱)や光エネルギーに変換されます。例えば、白熱電球フィラメントは高い抵抗を持つことで激しく発熱・発光します。

また、回路内に抵抗がほとんどないバイパスができると、過大な電流が流れる「ショート(短絡)」という現象が起こります。これは非常に危険な状態で、発火の原因にもなるため、回路設計では抵抗の配置が極めて重要です。最近では、特定の向きにしか電流を流さないLED(発光ダイオード)のように、特殊な性質を持つ抵抗成分も広く利用されています。

小学生のみなさんへ

電気の通り道である回路において、電気がどれくらい通りにくいかを表したものを「抵抗」といいます。豆電球電熱線などは、電気の流れをじゃまするはたらきを持っているため、これらが抵抗の役割をはたします。

豆電球を直列につなぐと、回路全体の抵抗が大きくなるため、流れる電流は小さくなります。反対に、並列につなぐと回路全体では電気が通りやすくなり、電流が大きくなります。このように、抵抗の大きさと電流の強さ比例ひれではなく、一方が増えるともう一方が減る「反比例はんぴれい」の関係にあります。

また、電気のエネルギーが抵抗を通るとき、光や熱に変わります。ワット数(W)が大きい電球ほど抵抗は小さく、たくさんの電流が流れるため、より明るく光る仕組みになっています。

ルラスタコラム

電球が光ったり、電気ストーブが温かくなったりするのは、電気が抵抗を通るときに「摩擦まさつ」のような力がはたらいて熱が発生するからです。この熱をうまく利用することで、私たちの生活は便利になっています。

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