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足し算(電流)

一般小学生

まとめ

足し算(電流
回路の分岐点や合流点において、流れ込む電流の総和と流れ出る電流の総和が等しくなるという法則
  • 並列回路において、各枝を流れる電流の合計は、合流後の主回路を流れる電流と一致する
  • 電流の足し算が成り立つのは、回路内で電荷が消滅したり発生したりしない「電荷保存の法則」に基づいている
  • 複雑な回路網を解析する際の基礎となる考え方であり、キルヒホッフの第1法則とも呼ばれる

解説

電流の足し算は、電気回路における「流れ」のルールです。並列回路をイメージすると分かりやすく、1本の道が2本に分かれた場合、それぞれの道に流れる電流を足すと、分かれる前の元の電流と同じになります。これは、導線の中を流れる電気の粒(電子)が、途中で消えたり増えたりすることなく移動し続けているためです。

例えば、抵抗が異なる2つの電球を並列につないだ場合、それぞれの電球に流れる電流の大きさは異なりますが、その合計値は必ず電源から流れ出た電流の値と等しくなります。回路全体の抵抗を考える際も、この電流の足し算の考え方が重要です。複数の抵抗がある回路では、各部分に流れる電流の比率を把握することで、全体の電気の流れを正確に計算できるようになります。

項目 直列回路 並列回路
電流の関係 どこでも同じ強さ 各枝の電流の和が全体
電圧の関係 各部分の和が全体 どこでも同じ電圧
回路全体の抵抗 足すほど大きくなる 足すほど小さくなる
コラム

この法則は、より専門的には「キルヒホッフの第1法則」と呼ばれます。回路の解析において、特定の点に流れ込む電流をプラス、流れ出る電流をマイナスと定義すると、その総和は常にゼロになります。

特殊なケースとして、4つの抵抗をひし形に配置した「ブリッジ回路」などでは、中央の回路に電流が流れない条件(平衡状態)を考える際にこの法則が応用されます。また、並列部分を含む回路全体の抵抗を計算する際、例えば同じ抵抗を2つ並列にすると電流は2倍流れるため、全体の抵抗は元の半分(1/2)になるという直感的な理解にもつながります。

小学生のみなさんへ

電気の流れ(電流)は、よく「川の流れ」にたとえられます。大きな川が2つに分かれても、その2つの川の水を合わせれば、もとの大きな川と同じ量になりますよね。電気もこれと同じです。

乾電池から出た電気が、途中で2つの道に分かれて豆電球につながっているとき(これを並列へいれつなぎといいます)、それぞれの道に流れる電気の量を足すと、分かれる前の電気の量とぴったり同じになります。電気が途中で消えてなくなったり、急に増えたりすることはないからです。

もし、片方の道にたくさんの電気が流れて、もう片方に少ししか流れていなくても、合計すれば必ずもとの量に戻ります。この「足し算」のルールを知っておくと、複雑ふくざつな回路でも電気がどう流れているかを見つけることができますよ。

ルラスタコラム

電気が「足し算」できるのは、電気が「粒(つぶ)」のようなものでできているからです。この粒がどこかへ消えてしまうことはないので、分かれた道がまた合流すれば、粒の数もちゃんとも通りになるというわけですね。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 並列回路において、枝分かれした各部分を流れる電流と、合流した後の電流にはどのような関係がありますか。
各部分を流れる電流の合計(和)が、合流した後の電流の大きさと等しくなります。
【応用】 並列回路で電流の「足し算」が成り立つのはなぜですか。その理由を簡潔に説明してください。
回路を流れる電気(電荷)が、途中で消えたり新しく生まれたりせず、その総量が保存されるためです。
【実践】 抵抗の大きさが異なる2つの電球を並列につないだとき、全体の電流を求める手順として正しい考え方はどれですか。
各電球に流れる電流をオームの法則などで個別に求め、それらをすべて足し合わせることで全体の電流を算出します。

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