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「電気回路: 直列の電源」をシミュレーションで理解しよう![物理入門]

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前回記事で説明したオームの法則を用いて、様々な電気回路をシミュレート/解説していきます!

今回は「電気回路: 直列電源」についてです!

「電気回路: 直列の電源」をシミュレーションで理解しよう![物理入門]

おさらい:オームの法則

電源は、電位を上げて、より電流を流れやすくするものです。電位・電圧が高いほど、位置が高くなり、抵抗があっても電流を速く流せるようになるイメージです。

電圧・電位Vと、流れる電流I・抵抗Rの間には↓のような関係があります。これがオームの法則です!

オームの法則

\( \displaystyle \large V = IR \)

  • V : 電圧[V]
  • I : 電流[A]
  • R : 抵抗[\(Ω\)]

「直列の電源」の計算の仕方

「直列の電源」とは2つの電源を↓のように縦に直列に接続したような回路のことです。

電源\(V_1\)と電源\(V_2\)の2つがあった場合、それを直列につないだ合成電圧は↓のようになります。合成電圧とは、2つの電源により最終的に構築できる電力・電位のことです!

直列の合成電力

合成電圧\( \displaystyle \large V = V_1 + V_2 \)

つまり、直列に電源を接続した場合、普通の電圧のを足した数が、合成電力になるのです。イメージとしては↓のような感じです。例えば直列に縦に2Vと1Vの電源をつなぎ合わせると、その合計3Vだけ高さ(電位)が上がるんですね!


 

POINT電池を直列につないだ時、電圧は足し算で求められる!

「電気回路: 直列の電源」をシミュレーターで確認しよう!

それでは直列電源による合成電力の変化を、シミュレーターで確認してみましょう!
 

前提
  • 電源は青矢印で、抵抗は紫点部分で示しています
  • 高さで各位置の電位の高さを表しています
  • わかりやすく抵抗R=1としており、I=Vとなります
操作方法
  • スライドバーで2つの電源の電圧\(V_1,V_2\)が変えられます
  • 結果として、2つの電源の電圧が足し合わされ、最終的な高さ(電位)が決まることを確認してみましょう
  • 合成電圧の変化により、電流の大きさも変わることを確認しましょう!

電源1
1.0
電源2
0.5

合成電圧 : 0.0 V
電流 : 0.0 A


表示角度
45
↑見たい角度に自由に表示・固定できます
 

「直列電源」まとめ

  • 直列の電池の電圧は足し算で求められる

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