| English | 意味 |
|---|---|
| resistance/rɪˈzɪstəns/ | 抵抗 |
| resistivity/ˌriːzɪˈstɪvəti/ | 電気抵抗率 |
| ohms/əʊmz/ | オーム |
なぜ細い導線は熱くなるのに、太い導線は冷たいのか？
- 同じ電流を細い導線に通すと、素早く熱くなります。
- 細い導線は流れにより強く抵抗するため、より高い抵抗を持っています。
- 抵抗とは、部品が電荷の通過をどれだけ困難にするかを示すものです。
- この授業では2つの概念を扱います：オームの法則と比抵抗です。
オームの法則: V = IR
- 多くの材料について、電圧と電流は比例関係にあります：$V = IR$。
- 定数$R$は抵抗であり、単位はオム ($\Omega$) です。
- ⟨$I$⟩–$V$グラフ上では、これは原点を通る直線として表されます。
- 変形すると、一定の電圧に対して抵抗が大きければ電流は小さくなります。
I–V線を追跡する
抵抗器両端の電圧を変化させ、電流が直線に従う様子を見る。
オームの法則は電圧、電流、抵抗を以下のように関連づける：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
オーム性素子に対する $V = IR$ 。
$9\ \text{V}$ 電源が抵抗器を介して $3\ \text{A}$ を駆動する。$R$ （Ω単位）を求めよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
$R = V/I = 9/3 = 3\ \Omega$.
比抵抗：素材と形状
- 抵抗は導線の形状および素材に依存します：$R = \dfrac{\rho L}{A}$。
- 比抵抗$\rho$は、素材自体が持つ流れに対する抵抗です。
- 長い導線 → 抵抗が増加；太い導線（大きい$A$）→ 抵抗は減少。
- 銅は低い$\rho$を持ちます（良導体）、ニクロムは高い$\rho$を持ちます（ヒーター用）。
$R = \rho L/A$ を用いる場合、長く細い導線には：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
長さの増加と断面積の減少はどちらも $R = \rho L/A$ を高める。
材料固有の電流に対する抵抗力、記号 $\rho$ 、それは ____ である。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
比抵抗 $\rho$ は $R = \rho L/A$ における材料特性である。
オーム性 vs 非オーム性
- オーム性デバイスは一定の$R$を維持し、直線的な$I$–$V$線を描きます。
- 非オーム性デバイス（電球、ダイオード）は線を曲げます。
- 電球のフィラメントは加熱するため、電流とともに抵抗が上昇します。
- $R$が実際に一定であるかを確認せず、$V = IR$を安易に用いないように注意せよ。
filament bulb（フィラメント電球）は非オーム性であり、加熱すると抵抗が増加する。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
高温のフィラメントは高い抵抗を持つため、そのI–V曲線は曲がる。
抵抗に関する正しい記述をすべて選択せよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
オーム性の V=IR、R=ρL/A、金属は温度上昇とともに増加。電球やダイオードは非オーム性である。
温度の影響
- 金属中では、高温の原子が電子をより激しく衝突させます。
- そのため、金属の抵抗は温度の上昇に伴い増加します。
- これが、電球の冷時の抵抗が点灯時の抵抗よりはるかに低い理由です。
- 一部の材料は逆に振る舞い、いくつかの材料は抵抗がゼロになります（超伝導体）。
$12\ \text{V}$のバッテリーが抵抗器を$3\ \text{A}$通しています。$R$を求めよ。
- $R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{3} = 4\ \Omega$.
- 電圧を倍にすると（オーム的場合）、電流も倍になる。
オームの法則$V = IR$は、一定の$R$を持つオーム性デバイスにのみ適用されます。電球やダイオードは非オーム性であり、抵抗が変わるため、その$I$–$V$グラフは直線ではなく曲線となります。それらに対して固定の$R$があるとは仮定しないでください。
抵抗は電流に逆らうものです：オームの法則$V = IR$ (オム) は、オーム性デバイスにおける直線的な$I$–$V$線です。比抵抗は$R = \rho L/A$を提供し、長いほど細いほど抵抗は大きくなります。金属中では、抵抗は温度の上昇に伴い増加します。