「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]
2021-11-05 電気回路・キルヒホッフの法則
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!
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!
合成電圧 : 0.0 V
電流 : 0.0 A
「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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