| English | 意味 |
|---|---|
| series/ˈsɪəriːz/ | 直列 |
| parallel circuit/ˈpærəlel ˈsɜːkɪt/ | 並列回路 |
デコレーションライト：一輪が切れると全体が消える
- 古いデコレーションライトは直列接続で、1個の故障で全部消えてしまいました。
- 現代のものは別の配線方法であるため、点灯を維持できます。
- 部材を接続する2つの方法は 直列 と 並列回路 です。
- どちらを選ぶかで全抵抗、電流、そして1個が故障した際の影響が変わります。
直列：単一の経路
- 直列では、部材が1本道に順に並んでいます。
- 各部材には 同じ電流 が流れ、電圧は 合計 して電源電圧となります。
- 抵抗は 合計 されます：$R_{\text{total}} = R_1 + R_2 + \cdots$。
- 1つでも切断すれば回路全体が止まります（古いデコレーションライトと同じ）。
2つの $6\ \Omega$ 抵抗器が直列に接続されています。全抵抗値を $\Omega$ で求めなさい。
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直列接続では抵抗値は加算されます：$6 + 6 = 12\ \Omega$。
直列回路において、各素子を流れる電流は次のように表されます：
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単一経路のため、すべての直列素子を同じ電流が流れます。
並列：別々の分岐
- 並列では、部材が同じ2点間に跨って別々の分岐にあります。
- 各分岐には 同じ電圧 がかかり、分岐ごとの 電流は合計 されて全電流となります。
- 全抵抗は いずれかの単一分岐より小さい ：$\dfrac{1}{R_{\text{total}}} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} + \cdots$。
- 1つの分岐が切断されても、他の分岐は動作を続け続けます（現代のライトや家庭配線と同じ）。
直列と並列の違い
直列と並列を切り替えて、各電球を流れる電流の変化を確認してください。
2つの $6\ \Omega$ 抵抗器が並列に接続されています。全抵抗値を $\Omega$ で求めなさい。
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$\tfrac1R = \tfrac16 + \tfrac16 = \tfrac26 \Rightarrow R = 3\ \Omega$.
並列接続の素子はすべて、両端に同じ ____ が印加されます。
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並列枝は同じ2点を共有するため、同じ電圧となります。
直列・並列回路に関する正しい記述をすべて選択してください。
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直列は加算され、並列は全抵抗を小さくし、家庭は並列接続である。並列の抵抗は単純に加算されない。
家庭配線が並列である理由
- 家庭用コンセントは全て 並列 に接続されており、各コンセントに完全な商用電圧がかかります。
- 1台の家電製品をオフにしても、他の製品への電源供給は切れません。
- 並列接続のパスを増やすと抵抗は減少し、より大きな全電流が流れます。
- そのため、回路に過負荷（機器が多すぎる）がかかると、ブレーカーが切れます。
並列に抵抗器を追加すると、全抵抗は小さくなります。
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並列枝は追加の経路となり、全抵抗を下げます。
抵抗器を並列に追加すると、合計抵抗は小さくなります（大きくなるわけではありません）。これは多くの学生にとって驚きです。新しい分岐は電流のための追加の経路となるため、「抵抗を追加した」にもかかわらず、全体としてより多くの電流が流れます。
二つの $6\ \Omega$ 抵抗器が (a) 直列、(b) 並列に接続されています。それぞれの全抵抗を求めよ。
- 直列: $R = 6 + 6 = 12\ \Omega$。
- 並列: $\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{6} + \dfrac{1}{6} = \dfrac{2}{6}$、したがって $R = 3\ \Omega$。
直列接続の部品は一つのパスを共有する：電流は等しく、電圧は加算され、抵抗は加算される（$R = R_1+R_2$）。並列接続の部品は二つの点を共有する：電圧は等しく、電流は加算され、全抵抗はどの枝路よりも小さい（$\tfrac1R = \tfrac1{R_1}+\tfrac1{R_2}$）。家庭内の配線は並列である。