物理基礎:電圧

<ポイント>
・(抵抗にかかる)電圧は「水の落差」とイメージする
・直列回路:電源電圧V=VA+VB
・並列回路:電源電圧V=VA=VB
電気回路自体を水路にたとえたとき、
回路の中にある抵抗にかかる電圧は「水の落差」だとイメージすると分かりやすいです。
電圧イメージ
回路を流れる電流を水だとイメージしたとき、「水は高いところから低いところへ流れていく」ことになります。
電池などの「電源が水を高いところへくみ上げるはたらき」をしていて、その高さから「抵抗のある部分で下に流れる」というイメージです。
そして、電源まで流れて戻った水(=電気)は高いところまで引き上げられる、というサイクルです。

この電圧の大きさを表すとき、単位は V(ボルト)を使います。

(1)直列回路の電圧
直列回路の各部分にかかる電圧の和は、全体に加わる電圧(電源の電圧)に等しい
電圧(直列)
この回路の場合は、電源電圧V=VA+VB という関係が成り立ちます。
これは抵抗が3つ以上になっても同じで、電源の電圧は各部にかかる電圧の和に等しくなります。

「電源で高いところに引き上げられた水が、2回下に落ちてから電源に戻った」と考えれば、
「落ちた高さの合計=引き上げられた高さ」となるからです。

(2)並列回路の電圧
並列に接続された抵抗にかかる電圧は等しくなります。
電圧(並列)
この回路の場合は、電源電圧V=VA=VB という関係が成り立ちます。

それぞれの抵抗でかかる電圧の大きさが同じにならないと、「水の落差が異なる」ということになって、高さの違う水は合流できません。そのため、「同じ高さだけ落ちているはず」と考えます。

<補足>
組み合わせ回路図
このような、直列回路と並列回路の組み合わせのものも考えてみます。
①〜④をそれぞれの部分にかかる電圧だとすると、

②=③が成り立つ(並列につながれた部分の電圧は等しい)ので、
④=①+②=①+③(直列につながれた抵抗にかかる電圧の和は、電源の電圧に等しい)
となります。

<まとめ>
・(抵抗にかかる)電圧は「水の落差」とイメージする
・直列回路:電源電圧V=VA+VB
・並列回路:電源電圧V=VA=VB

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

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